скачать]. - Мухина Мария Вадимовна

В.В.Глебов, М.В.Мухина
УСТРОЙСТВО АВТОМОБИЛЯ
СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ И СМАЗКИ ДВИГАТЕЛЯ
Нижний Новгород
2013
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный педагогический университет
имени Козьмы Минина»
В.В.Глебов, М.В.Мухина
УСТРОЙСТВО АВТОМОБИЛЯ
СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ И СМАЗКИ ДВИГАТЕЛЯ
Часть 6
Учебно-методическое пособие
Нижний Новгород
2013
В.В.Глебов, Мухина М.В.
Устройство автомобиля. Системы охлаждения и смазки двигателя:
учебно-методическое пособие. Часть 6. / В.В.Глебов, М.В.Мухина. –
Н.Новгород: НГПУ им. К. Минина, 2013. - 33с.
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов дневного и
заочного отделений технолого-экономического факультета НГПУ,
обучающихся по специальности «050502 - Технология и Экономика» и по
направлению педагогическое образование.
Его цель - в компактном изложении дать основные сведения для
подготовки к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Устройство
автомобиля». В связи с отсутствием учебной литературы, адаптированной
для студентов педагогического вуза, данное пособие может использоваться и
при подготовке к экзаменам.
©В.В.Глебов, Мухина М.В., 2013
©НГПУ им.К.Минина, 2013
Учебное издание
Глебов Вадим Вадимович, Мухина Мария Вадимовна
УСТРОЙСТВО АВТОМОБИЛЯ
СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ И СМАЗКИ ДВИГАТЕЛЯ
Часть 6
Учебно-методическое пособие
4
Содержание
стр.
ВВЕДЕНИЕ
4
1. СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ
5
1.1 Назначение и типы систем охлаждения
5
1.2 Охлаждающие жидкости
7
1.3 Схема циркуляции охлаждающей жидкости
9
1.4 Устройство и работа приборов жидкостной системы
охлаждения
10
1.5 Неисправности системы охлаждения
Контрольные вопросы
15
16
2. СИСТЕМА СМАЗКИ
17
2.1 Назначение системы смазки, виды трения, смазочные
материалы, способы смазывания
17
2.2 Устройство и работа системы смазки
21
2.3 Приборы и механизмы системы смазки
23
2.4 Неисправности системы смазки
26
Контрольные вопросы
28
3. ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ
29
4. ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ 31
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
32
5
ВВЕДЕНИЕ
Издание данного пособия связано с отсутствием учебной литературы по
дисциплине «Устройство автомобиля», адаптированной для студентов
педагогического вуза. Пособие разработано с целью оказания практической
помощи студентам педагогических вузов при самостоятельной подготовке к
выполнению лабораторных работ.
В данном пособии рассмотрены два раздела устройства автомобиля:
система охлаждения и
система смазки. В соответствии с этим студенты
выполняют две лабораторные работы: «Система охлаждения», «Система
смазки».
При подготовке к лабораторным работам используется лекционный
материал, методическое пособие к лабораторным работам, электронные
пособия, информационные материалы, стенды, плакаты.
Письменный отчёт по лабораторной работе составляется во время
самоподготовки в соответствии с приведёнными в пособии заданиями. Отчёт
должен содержать принципиальные схемы устройства системы охлаждения и
системы смазки автомобиля. Отчёт выполняется на странице тетради с
обозначением основных элементов, описанием их работы. Особое внимание
должно быть обращено на правильность терминологии и соответствие
условных обозначений существующим ГОСТам. Не следует приводить
общих описаний и дословных выдержек из учебников. Описание работы узла
или механизма должно быть ясным и кратким со ссылкой на проработанные
разделы учебной литературы. Список литературы указывается в конце
общего описания. Выполненный в таком виде отчёт защищается устным
пояснением в начале занятия.
Общая оценка по лабораторной работе проставляется в конце занятия,
после чего выдаётся задание на следующее занятие. Зачёт по лабораторным
работам проставляется в конце семестра по совокупности сделанных работ.
6
1. СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ
1.1 Назначение и типы систем охлаждения
В современных автомобильных двигателях внутреннего сгорания в
полезную работу превращается лишь 23 - 40% теплоты, выделяющейся в
цилиндрах двигателя, остальная теплота уносится отработавшими газами,
охлаждающей жидкостью или воздухом и рассеивается в окружающую среду
внешними поверхностями двигателя.
Так как сгорание в двигателе происходит при высоких температурах,
достигающих 2100 - 2300°С, то без принудительного охлаждения такие
детали, как цилиндр, поршень и направляющие втулки клапанов, нагревались
бы до высоких температур. При этом масло на цилиндрах и поршнях
выгорает, их взаимное трение и износ возрастает и от чрезмерного
расширения деталей может происходить заклинивание поршней в цилиндрах
двигателя.
Таким образом, при перегреве двигателя:
- снижается вязкость масла,
- увеличиваются силы трения и изнашивание деталей,
- уменьшаются тепловые зазоры,
- происходит коксование масла с отложением нагара,
- ухудшается наполнение цилиндров карбюраторных двигателей горючей
смесью, а дизелей - очищенным воздухом,
- возрастает вероятность детонации.
В то же время чрезмерное охлаждение двигателя также вредно для его
работы.
При
переохлаждении
двигателя
на
стенках
цилиндров
конденсируются пары топлива, смывая смазку и разжижая масло в картере.
При чрезмерном отводе тепла возникает переохлаждение двигателя,
которое вызывает повышение вязкости масла, приводит к:
- увеличению изнашивания деталей и механических потерь на трение,
7
- снижению мощности и экономичности двигателя,
- повышению выброса углеводородов.
Поэтому следует спроектировать систему охлаждения так, чтобы
поддерживать тепловой режим двигателя в пределах 85 - 95°С независимо от
его нагрузки и температуры окружающей среды. Количество теплоты,
которое должна отводить система охлаждения, зависит от мощности и
режимов работы двигателя.
На современных поршневых двигателях применяют жидкостное или
воздушное охлаждение. При воздушном охлаждении через оребрённые
поверхности блока и головки цилиндров излишняя теплота отводится
потоком
воздуха,
создаваемым
многолопастным
вентилятором
с
устройством, регулирующим интенсивность охлаждения.
К преимуществам воздушной системы охлаждения относятся:
простота конструкции,
- уменьшение массы,
- удобство обслуживания,
- исключается опасность повреждения («размораживания») двигателя зимой
при замерзании жидкого теплоносителя,
- для дизелей способствует более надежному самовоспламенению топлива за
счет высокого температурного режима,
- меньшая стоимость.
В то же время система воздушного охлаждения хотя и обеспечивает
условия для необходимого отвода тепла от сильно нагретых деталей, но при
этом требуется сравнительно большая мощность двигателя для приведения в
действие вентилятора, а размеры двигателя становятся больше из-за менее
эффективного теплоотвода. На автомобильных двигателях наибольшее
распространение
получили
жидкостные
системы
с
принудительной
циркуляцией охлаждающей жидкости. Такие системы более эффективны
(коэффициент теплоотдачи к жидкости значительно выше, чем к воздуху) в
8
работе и вместе с пусковыми устройствами обеспечивают легкий пуск
двигателя при отрицательных температурах окружающего воздуха, создают
меньший шум при его работе, дольше сохраняют двигатель в горячем
(работоспособном) состоянии после остановки (из-за большей теплоемкости
жидкости по сравнению с воздухом).
Кроме того в жидкостной системе:
-
легче регулируется температура,
-
можно передавать тепло в определенном направлении (к впускному
коллектору, к карбюратору и т.д.),
-
лучше наполнение цилиндров, а, следовательно, выше мощность, за счет
более низкого теплового режима (для карбюраторных ДВС).
-
меньше тепловая напряженность отдельных деталей.
1.2 Охлаждающие жидкости
В жидкостной системе охлаждения в качестве охлаждающих жидкостей
применяется вода или антифризы. Антифриз - общее название для
жидкостей, не замерзающих при низких температурах. В качестве базовых
жидкостей
антифризов
используются
смеси
этиленгликоля,
пропиленгликоля, глицерина, спиртов и других веществ с водой.
Антифриз предназначен
для
предотвращения
повреждения
деталей
автомобиля из-за увеличения объема воды при её замерзании. Антифризы не
только имеют более низкую температуру замерзания (точнее - точку начала
выпадения кристаллической фазы), но и при замерзании образуют
кашеобразную массу, образование которой не повреждает детали двигателя,
хотя и не позволяет двигателю нормально работать. Поэтому температура
замерзания является важной эксплуатационной характеристикой антифриза.
Автомобильные антифризы состоят из этиленгликоля, воды и пакета
присадок, придающих антифризу антикоррозионные, антикавитационные,
антипенные и флуоресцентные свойства. Этиленгликоль помимо понижения
9
температуры замерзания приводит к повышению температуры кипения
охлаждающей жидкости, что является дополнительным преимуществом при
эксплуатации автомобилей в теплое время года.
По
составу
антикоррозионных
присадок
антифризы
делятся
на
карбоксилатный, гибридный и традиционный типы.
Традиционные антифризы в качестве ингибиторов коррозии содержат
неорганические вещества — силикаты, фосфаты, бораты, нитриты, амины,
нитраты и их комбинации. Обозначаются терминами «Traditional coolants»
или «Conventional coolants».
Традиционные антифризы считаются морально устаревшими, их не
применяют на первой заправке автомобилей, они в основном вышли из
употребления. Это связано с тем, что неорганические ингибиторы имеют
небольшой (не более 2 лет) срок службы, и не выдерживают высоких (более
105°C) температур. Силикаты в процессе эксплуатации покрывает всю
внутреннюю поверхность системы охлаждения силикатным слоем, что
ухудшает теплообмен и снижает эффективность охлаждения двигателя.
Тосол и его многочисленные модификации относятся к традиционному типу
антифризов.
Гибридные антифризы содержат и органические, и неорганические
ингибиторы (обычно силикаты или фосфаты). Обозначаются термином
«hybrid coolants».
Карбоксилатные антифризы содержат ингибиторы коррозии на основе
органических (карбоновых) кислот. В иностранной литературе обозначаются
как «OAT coolants» (Organic Acid Technology). Карбоксилатные ингибиторы
не образуют защитного слоя по всей поверхности системы, адсорбируются
лишь в местах (очагах) возникновения коррозии с образованием защитных
слоев толщиной не более 0,1 микрона. Карбоксилатный антифриз имеет
больший срок службы (5 лет против 3 лет у гибридного и 2 лет у
10
традиционного) и лучше защищает металлы от коррозии и кавитации, что
обеспечивает оптимальное охлаждение двигателя.
Начиная с 2008 г. появился новый вид антифризов, в которых органическая
основа сочетается с небольшим количеством минеральных ингибиторов. Для
них еще не установлено общепринятого обозначения. Разработчики
называют их «Lobrid coolants» и «SOAT coolants».
Смешивать можно антифризы одного типа. Смешение антифризов разных
типов не рекомендуется, так как это разбалансирует пакеты присадок.
1.3 Схема циркуляции охлаждающей жидкости
Схема циркуляции охлаждающей жидкости изображена на рисунке 1.1.
Рис. 1.1 Схема системы охлаждения двигателя
а) малый круг циркуляции
б) большой круг циркуляции
1 - радиатор; 2 - патрубок для циркуляции охлаждающей жидкости; 3 - расширительный
бачок; 4 - термостат; 5 - водяной насос; 6 - рубашка охлаждения блока цилиндров; 7 рубашка охлаждения головки блока; 8 - радиатор отопителя с электровентилятором; 9 кран радиатора отопителя; 10 - пробка для слива охлаждающей жидкости из блока; 11 пробка для слива охлаждающей жидкости из радиатора
В зависимости от теплового состояния двигателя циркуляция жидкости в
системе происходит по большому или малому кругу и обеспечивается
11
насосом 5, который приводится в действие от шкива, соединенного через
клиноременную передачу со шкивом коленчатого вала.
При нормальном тепловом режиме работы двигателя охлаждающая
жидкость циркулирует по большому кругу. При этом клапан термостата 4
открыт и жидкость через патрубок 2 подается к верхнему бачку радиатора 1,
откуда по трубкам сердцевины радиатора она поступает в нижний его бачок
(направление
движения
жидкости
показано
стрелками).
Жидкость,
проходящая через радиатор, охлаждается воздухом, подаваемым под
напором вентилятором, и потоком воздуха, возникающим при движении
автомобиля и регулируемым при помощи жалюзи (пластин-створок).
Охлажденная жидкость через нижний патрубок радиатора подается к насосу
и далее в рубашку охлаждения блока 6 и головки 7 блока цилиндров.
При пуске и работе непрогретого двигателя циркуляция охлаждающей
жидкости происходит по малому кругу. В этом случае жидкость не
поступает в радиатор, так как клапан термостата закрыт, а проходит по
рубашке блока и головке цилиндров через перепускной канал, омывая
термостат, снова поступает к насосу, обеспечивая тем самым быстрый
прогрев
холодного
двигателя.
По
мере
повышения
температуры
охлаждающей жидкости клапан термостата открывается, и она начинает
циркулировать по большому кругу.
Обогрев кабины осуществляется через теплообменник 8, обдуваемый
электровентилятором.
1.4 Устройство и работа приборов жидкостной системы охлаждения
Насос для охлаждающей жидкости. Для создания принудительной
циркуляции охлаждающей жидкости в системе охлаждения служит насос
центробежного типа. Расположен насос в передней части блока цилиндров и
приводится в действие клиноременной передачей от шкива коленчатого вала.
Насос состоит из корпуса, крыльчатки, вала насоса и корпуса подшипников.
Корпуса соединены между собой через прокладку. Вал насоса вращается в
12
двух шарикоподшипниках, снабженных сальниками для удержания масла в
подшипнике.
Пластмассовая крыльчатка крепится на заднем конце вала. При вращении
крыльчатки жидкость из подводящего патрубка поступает к ее центру, затем
захватывается лопастями и под действием центробежной силы отбрасывается
к стенкам корпуса, а оттуда подается в рубашку охлаждения двигателя.
Герметичность вращающихся деталей, расположенных в корпусе насоса,
обеспечивается самоподжимным сальником, установленным в крыльчатке и
состоящим из уплотнительной шайбы, резиновой манжеты и пружины,
прижимающей шайбу к торцу корпуса подшипников.
На переднем конце вала с помощью втулки установлена ступица, к
которой крепится шкив привода насоса и вентилятора.
Вентилятор. Для повышения скорости потока воздуха, проходящего
через радиатор, служит вентилятор. Устанавливаемые на двигателях
вентиляторы имеют 4, 5 и 6 лопастей, которые изготовляют из листовой
стали или пластмассы.
Привод вентилятора осуществляется клиноременной передачей.
На дизелях ЯМ3-236, -238 вентилятор приводится в действие через систему
зубчатых колес непосредственно от зубчатого колеса распределительного
вала.
На автомобилях ВАЗ устанавливают электровентиляторы. Включение и
выключение электродвигателя вентилятора происходит в зависимости от
температуры охлаждающей жидкости датчиком, ввернутым в верхний бачок
радиатора.
На дизелях автомобилей семейства КамАЗ в приводе вентилятора
установлена гидромуфта, передающая крутящий момент от коленчатого
вала к
вентилятору. Гидромуфта имеет
термосиловым
датчиком, реагирующим
на
регулятор-выключатель с
тепловой
режим работы
двигателя. С повышением температуры охлаждающей жидкости до 80°С
13
активная масса, находящаяся в баллоне включателя, начинает плавиться с
увеличением объема, вследствие чего шток датчика, воздействуя на
золотник, открывает канал главной масляной магистрали, из которого масло
поступает в гидромуфту, обеспечивая плавное включение вентилятора. В
зависимости от теплового состояния двигателя изменяется перемещение
золотника, а, следовательно, количество подаваемого масла в гидромуфту,
что в свою очередь влияет на частоту вращения вентилятора. При понижении
температуры охлаждающей жидкости ниже 70°С подача масла в гидромуфту
прекращается и вентилятор отключается.
Термостат.
Для
ускорения
прогрева
холодного
двигателя
и
автоматического поддержания его теплового режима в заданных пределах
служит термостат.
Конструктивно он представляет собой клапан, регулирующий количество
циркулирующей жидкости через радиатор (рис. 1.2) Термостат представляет
а
б
Рис. 1.2 Схема работы термостата:
а) малый круг циркуляции;
б) большой круг циркуляции (через радиатор).
14
собой гофрированный баллон из латуни, наполненный легко испаряющейся
жидкостью (эфиром, спиртом). При температуре воды ниже 70°С клапан
термостата закрыт и доступ воды в радиатор перекрыт. В это время жидкость
циркулирует по малому кругу (насос — рубашка — термостат — насос).
При повышении температуры воды жидкость внутри баллона термостата
начинает испаряться.
Давление паров в нем повышается, что приводит к растягиванию гофра и
открытию основного клапана. Когда температура в системе охлаждения
поднимается выше 80°С, термостат автоматически открывается и часть
жидкости поступает в радиатор для охлаждения. При больших температурах
термостат открывается полностью и уже вся горячая жидкость направляется
по большому кругу для ее активного охлаждения. Начинает действовать
большой круг циркуляции, в который входит и радиатор.
Радиатор предназначен для передачи тепла от охлаждающей жидкости к
потоку
воздуха.
Каркас
радиатора
образован
боковыми
стойками,
соединенными пластиной, припаянной к нижнему бачку. Он крепится к раме
автомобиля на резиновых подушках, что необходимо для уменьшения
вибраций и ударных нагрузок, возникающих при его движении. Радиатор
состоит из верхнего и нижнего бачков и теплорассеивающей сердцевины,
наружная поверхность которой обдувается воздухом, рассеивающим теплоту,
полученную охлаждающей жидкостью от нагретых деталей двигателя.
Количество
воздуха,
проходящего
через
сердцевину,
регулируется
створками-жалюзи, установленными в специальной рамке на каркасе
радиатора. В радиаторах применяют в основном трубчато-пластинчатые
или трубчато-ленточные сердцевины (рис.1.3).
15
Рис.1.3 Трубчато-пластинчатый (а), трубчато-ленточный (б),
пластинчатый (в), сотовый (г) типы сердцевин радиаторов.
Трубчато-пластинчатая сердцевина состоит из трех-четырех рядов латунных
трубок овального сечения, к которым припаяны поперечно расположенные
пластины, увеличивающие поверхность охлаждения.
Трубчато-ленточная сердцевина состоит из плоских латунных трубок, между
рядами которых размещаются широкие зигзагообразные ленты, имеющие
специальные выштамповки, искривляющие воздушный канал и повышающие
эффективность отдачи тепла потоку воздуха. Радиаторы с трубчато-ленточной
сердцевиной получили широкое распространение и устанавливаются на
большинстве двигателей.
Для повышения температуры кипения воды в современных двигателях
применяют закрытую систему охлаждения, которая может сообщаться с
атмосферой при помощи пароотводной трубки только через паровоздушный
16
клапан.
Паровой клапан выпускает пар в атмосферу при давлении 0,14-0,20 МПа.
При остывании двигателя в системе создается разрежение. Для предотвращения
повреждения радиатора при разрежении 0,001-0,01МПа открывается воздушный
клапан.
Так как давление в такой системе охлаждения больше атмосферного, то
температура кипения жидкости (воды) находится в пределах 108 - 119˚ С.
Из-за этого она меньше испаряется и реже закипает, что обеспечивает более
длительную работу двигателя без дозаправки и перегрева.
Герметичность закрытия горловины радиатора пробкой достигается упорной
гофрированной шайбой и пружиной, а сообщение системы охлаждения с
атмосферой происходит через паровой и воздушный клапаны.
В систему охлаждения устанавливают расширительный бачок, служащий
для поддержания постоянного объема циркулирующей жидкости.
Вместимости систем охлаждения (в л) для разных автомобилей составляют:
КамАЗ-5320
35
ЗИЛ-130
26
ГАЗ-3102
12
ВАЗ-2108
7,8.
1.5 Неисправности системы охлаждения
Признаками неисправности системы охлаждения являются перегрев или
переохлаждение двигателя. Для жидкостных систем, кроме того, признаком
неисправности является подтекание жидкости, которое может происходить
через неплотности в соединениях шлангов с патрубками и фланцев, трещины в
бачках и сердцевине радиатора, неисправные краники, через контрольное
отверстие водяного насоса. В случае подтекания через дренажное отверстие
корпуса
водяного
насоса
необходимо
самоуплотняющегося сальника.
17
заменить
изношенные
детали
Перегрев двигателя может происходить вследствие:
- недостаточного количества охлаждающей жидкости в системе;
- пробуксовки или обрыва ремня привода вентилятора,
- неисправности термостата (не открывается основной клапан),
- положения жалюзи, не соответствующего условиям окружающей среды;
- большого отложения накипи в рубашке охлаждения и в радиаторе.
- выхода из строя водяного насоса, термостата, датчика терморегулятора.
Неисправность
термостата определить нетрудно. Радиатор не должен
нагреваться (определяется рукой) до тех пор, пока стрелка указателя
температуры охлаждающей жидкости не дошла до среднего положения
(термостат закрыт). Позже, горячая жидкость начнет поступать в радиатор,
быстро его нагревая, что говорит о своевременном открытии клапана
термостата. А вот если радиатор продолжает оставаться холодным, то тогда
термостат неисправен.
Для нормальной работы всей системы охлаждения необходимо своевременно
проводить ТО.
Контрольные вопросы.
1. Какие недостатки имеет воздушная система охлаждения?
2. В каких случаях циркуляция охлаждающей жидкости происходит по
большому, а в каких по малому кругу?
3. В чем принцип работы термостата?
4. Какие преимущества имеет воздушная система охлаждения? Жидкостная?
5. Какова величина давления, при которой срабатывает паровой клапан
радиатора? Воздушный?
18
2. СИСТЕМА СМАЗКИ ДВИГАТЕЛЯ
2.1 Назначение системы смазки, виды трения, смазочные материалы,
способы смазывания.
Главным назначением системы смазки двигателя является уменьшение
износа трущихся поверхностей и механических потерь на трение.
Кроме этого, масло отводит от смазываемых поверхностей тепло и предохраняет
их от коррозии.
Виды трения.
При относительном перемещении одного тела по другому
между ними возникает трение движения. Причинами трения является срезание
или скалывание выступов соприкасающихся поверхностей и молекулярное
взаимодействие в точках контакта тел.
В зависимости от характера взаимного перемещения тел различают трение
скольжения и трение качения.
Для уменьшения трения на поверхности наносят смазочный материал. При
этом сухое трение между поверхностями твердых тел заменяется трением между
частицами смазочного материала.
Когда трущиеся поверхности полностью разделены жидким смазочным
материалом, смазывание называют жидкостным.
Если же смазывание поверхностей частичное, его называют полужидким.
Масло способно растекаться по поверхности металла и образовывать на ней
плотно прилипающую неразрывную пленку. Поэтому в случае выдавливания
масла из зазора между валом и подшипником скольжения при относительном
движении возникает граничное трение:
при этом между поверхностями
остается тончайший (молекулярный) слой масла.
Наилучшие
условия
для
работы
соприкасающихся
поверхностей
(минимальные потери на трение) при жидкостном трении (коэффициент
трения f = 0,002—0,01). Однако условия возникновения именно этого вида
трения не всегда достижимы и не всегда желанны из-за уменьшения
теплопроводности между трущимися поверхностями. Например, пары стержень
19
клапана – направляющая втулка, поршень – цилиндр работают в условиях
граничного трения ( f = 0,05—0,40 ).
При достаточной подаче смазочного материала между взаимодействующими
деталями в основном возникает полужидкостное трение (f = 0,01—0,20), при
котором нет полного разделения поверхностей взаимодействующих деталей
слоем
смазочного
материала.
При
таком
виде
трения
обеспечивается
необходимая долговечность трущихся деталей и отвод от них тепла.
Нельзя допускать избыточного смазывания и по той причине, что это
приводит к попаданию масла в камеры сгорания и на электроды свечи
зажигания, вследствие чего увеличивается нагарообразование на днищах
поршней, в камерах сгорания и клапанах. А это приводит к перегреву и
перебоям в работе двигателя, а также к повышенному расходу масла.
По назначению все смазочные материалы, применяемые в автомобилях,
делят на моторные и трансмиссионные масла, а также пластичные смазки.
В обозначении моторного масла (например, М-8Г) первая буква указывает его
назначение (М – моторное). Буквы А и Д означают соответственно
автомобильное и дизельное масло ; цифра – на кинематическую вязкость масла
при 100˚С; вторая буква указывает группу масла (одна из шести А, Б, В, Г, Д, Е).
Каждая
группа
предназначена
для
двигателя
определенного
уровня
форсирования и содержит разное количество и качество присадок.
Пример: масло М-8А – моторное масло для нефорсированного двигателя.
Индекс при второй букве указывает для какого двигателя масло предназначено:
1 – карбюраторный, 2 — дизель.
Свойства смазочных масел определяются по следующим основным параметрам.
Вязкость характеризует внутреннее трение между частицами масла и
является важнейшей характеристикой автотракторного моторного масла. Она
должна быть не чрезмерно высокой и не слишком малой. В первом случае
повышается трение и увеличиваются потери энергии, кроме того, ухудшается
охлаждение деталей. При малой вязкости масло выдавливается из зазоров
20
деталей, что приводит к полужидкостному трению. Вязкость измеряется
сантистоксами.
Кислотное число — характеристика агрессивности масла, измеряемая
условным количеством щелочи, которое необходимо ввести в порцию масла для
его полной нейтрализации.
Другими
контролируемыми
свойствами
масла
являются
температура
застывания, температура вспышки, коксуемость, зольность и прочие.
Инструкции по эксплуатации автомобиля содержат указания на тип масел,
наиболее пригодных для данного автомобиля. Например, для автомобилей ВАЗ
целесообразно использовать масла: М-8Г1, М-8Б1, М-8А.
В состав масел вводят различные присадки – сложные органические или
металлоорганические соединения. Присадки меняют вязкостные свойства масла,
замедляют процесс образования в масле продуктов окисления, предотвращают
коррозию, создавая на поверхностях защитную пленку. Моющие присадки
препятствуют осаждению частиц нагара на поверхности деталей, наоборот, эти
частицы «взвешены» в масле и попадают в фильтр.
Масла, применяемые в системе смазки двигателей, могут быть
- минеральными,
- полусинтетическими (Semi - Synthetic)
- синтетическими (Fully Synthetic).
Применение синтетического масла после использования любого другого
возможно только после промывки системы смазки с помощью специальных
моющих средств.
Если соблюдать рекомендованные сроки замены синтетического масла, то в
дальнейшем промывка системы смазки не потребуется, так как это масло имеет
очень высокие эксплуатационные свойства.
Большое распространение получили всесезонные масла.
Импортные марки масел имеют двойное обозначение, например SAE 10W-30,
SAE 15W-40 и т.п., где W - сокращенно от winter - зима, а первая цифра
21
определяет вязкость масла.
Подвод масла к трущимся поверхностям осуществляется с помощью
циркуляционных систем смазки или путем добавления масла в состав топлива
(3-6% по объему).
Последний вариант смазки используется в маломощных двухтактных
двигателях с кривошипно-камерной продувкой (мотоциклы, лодочные моторы).
Масло, добавленное в топливо, в смеси с воздухом поступает в кривошипную
камеру, где частично конденсируется на деталях цилиндро-поршневой группы и
кривошипно-шатунного механизма, а частично попадает в камеру сгорания. В
связи с этим к маслам для таких двигателей предъявляются особые требования
по
зольности
и
коксуемости.
В
остальных
двигателях
применяются
циркуляционные системы смазки, в которых масло, подводимое к трущимся
поверхностям, собирается, очищается от продуктов износа и повторно подается
для смазки деталей.
В современных двигателях из-за наличия различных способов подачи масла к
трущимся поверхностям сопряженных деталей смазочная система называется
комбинированной и в ней применяются следующие способы смазывания: под
давлением, разбрызгиванием и масляным туманом.
Под давлением, создаваемым масляным насосом, масло подводится к
коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала, вала турбокомпрессора
(в дизелях), к подшипникам опорных шеек распределительного вала, к осям
коромысел и верхним наконечникам штанг.
В
некоторых
конструкциях
для
улучшения
смазки
организуется
принудительный впрыск масла на зеркало цилиндра, а также на внутреннюю
поверхность днища поршня с целью его охлаждения. В отдельных конструкциях
под давлением смазываются втулки верхней головки шатуна и поршневые
пальцы.
Разбрызгиванием масла и масляным туманом смазываются кулачки
распределительного вала, нижние наконечники штанг, направляющие втулки
22
клапанов, зубчатые колеса газораспределения и другие детали.
При вращении коленчатого вала, его кривошипы ударяют по поверхности
масла в поддоне картера, при этом образуются масляные брызги и туман,
которые попадают на зеркало цилиндров, поршень и поршневой палец. Все
движущиеся
механизмов
детали
как
бы
кривошипно-шатунного
купаются
в
масле.
и
Этим
газораспределительного
достигается
высокая
износостойкость узлов современных двигателей.
2.2 Устройство и работа системы смазки
Основными элементами системы смазки являются:
- масляный насос,
- масляные фильтры,
- масляный радиатор.
Масло из поддона 9 картера (рис. 2.1) насосом 7 нагнетается под давлением
Рис. 2.1 Схема системы смазки двигателя.
(0,3 – 0,4) МПа в полнопоточный фильтр 6 тонкой очистки, из которого оно
подается в главную магистраль 2, выполненную с двух сторон блока цилиндров
в виде продольных (магистральных) смазочных каналов.
23
Из магистральных каналов масло отводится по поперечным каналам 1, 3 к
подшипникам коленчатого и распределительного валов и далее к другим точкам
смазывания.
Стекая по внутренним отверстиям штанг масло смазывает толкатели и
кулачки распределительного вала двигателя.
Для периодического контроля за уровнем масла в поддоне картера служит
указатель (щуп).
Особенностью смазочной системы дизеля является то, что в ней имеется два
фильтра тонкой очистки: полнопоточный со сменным фильтрующим элементом
и неполнопоточный — центрифуга. Они включены между собой параллельно.
На стенки цилиндров дизеля масло поступает разбрызгиванием, где оно
снимается маслосъемным кольцом, отводится внутрь поршня и смазывает
поршневой палец. От нагнетательной секции насоса масло также подается в
гидромуфту привода вентилятора.
Давление масла в смазочной системе определяется по манометру. При
засорении фильтра или повышении вязкости масла открывается перепускной
клапан и неочищенное масло поступает в главную смазочную магистраль. При
этом на щитке приборов загорается сигнальная лампочка.
Вентиляция картера. Для очистки картера двигателя от картерных газов,
образующихся вследствие прорыва продуктов сгорания через неплотности
поршневых колец и их смешивания с парами масла в картере, необходима
вентиляция картера. Удаление картерных газов позволяет поддерживать в
поддоне картера атмосферное давление, что предотвращает старение масла,
утечку его через уплотнения, а также исключает возможность попадания
картерных газов в кабину грузового или кузов легкового автомобиля.
Вентиляция картера может быть открытой - естественной и закрытой принудительной.
При открытой вентиляции картерные газы отводятся в атмосферу, а при
закрытой - во впускной трубопровод. На дизелях ЯМЗ и КамАЗ открытая
24
вентиляция картера осуществляется через сапун лабиринтного типа. Выход
отработавших газов и паров топлива из картера двигателя в атмосферу
происходит в результате разряжения, возникающего у газоотводящей трубки при
движении автомобиля. Сапун лабиринтного типа препятствует уносу масла
через газоотводящую трубку, так как, проходя через каналы лабиринта, газомасляная смесь резко меняет направление своего движения, в результате чего
частицы масла отделяются и стекают в поддон.
На двигателях автомобилей
ВАЗ применяют закрытую принудительную
вентиляцию картера с устройством, обеспечивающим отсос (рециркуляцию)
картерных газов во впускной трубопровод, а затем, после их смешения с
горючей смесью, поступление их в цилиндры двигателя. Такая система
вентиляции является более совершенной, так как в этом случае снижается
выброс токсичных веществ, содержащихся в картерных газах, в атмосферу.
2.3 Приборы и механизмы системы смазки
Масляный насос. Для нагнетания масла в магистральные каналы и подачи
его под давлением к трущимся деталям узлов и механизмов двигателя служит
масляный насос (рис.2.2).
По числу секций он может быть одно- и двухсекционным. Каждая пара
зубчатых колес двухсекционного насоса размещается в корпусе 4 (рис. 2.2, а)
верхней и корпусе 9 нижней секций насоса, разделенных между собой
промежуточной крышкой 1.
25
Рис. 2.2 Масляный насос (разрез, схема и изометрия).
Ведущие шестерни 6 и 7 соответственно верхней и нижней секций с
помощью шпонок крепятся на валу 5 насоса, который приводится в действие от
распределительного вала.
В корпусе каждой секции на осях 3 и 8 свободно установлены ведомые
зубчатые колеса 2 и 10, которые в паре с ведущими шестернями вращаются в
своих корпусах с минимальными радиальными и торцовыми зазорами. При
работе насоса (рис. 2.2, б) масло из картера двигателя подается во всасывающие
полости верхней и нижней секций, заполняет впадины между зубьями зубчатых
колес и далее переносится вдоль стенок корпусов 4 и 9 в полости нагнетания, из
которых оно поступает к масляным фильтрам и масляному радиатору
(направление потока масла в каждой секции показано сплошными стрелками).
Необходимое
давление
масла,
создаваемое
верхней
секцией
насоса
(нагнетательной), на входе в главную смазочную магистраль поддерживается
редукционным клапаном, отрегулированным на определенное давление и
состоящим из плунжера 11 и пружины 12, закрытых пробкой 13. При
26
увеличении давления перепускной клапан открывается и масло из полости
нагнетания перепускается во всасывающую полость насоса (направление потока
масла показано штриховыми стрелками). Радиаторная секция 10 насоса по
маслопроводу подает масло к центрифуге 19, из которой оно постоянно
сливается в поддон картера через клапан 16 или проходит в радиатор, если кран
маслопровода открыт. Производительность масляного насоса и создаваемое
давление в значительной мере зависит от вязкости масла и частоты вращения
вала двигателя, которая изменяется в широких пределах. Кроме того, в процессе
эксплуатации сопряженные детали двигателя изнашиваются, что приводит к
увеличению зазоров между ними и к повышению количества прокачиваемого
масла. Чтобы обеспечить бесперебойную подачу масла ко всем трущимся
деталям при неблагоприятном сочетании указанных факторов, расчетную
производительность масляного насоса увеличивают, а для поддержания
требуемого давления в магистрали вводят регулятор, называемый редукционным
клапаном.
Масляные фильтры. Чтобы очистить масло от механических примесей,
которые появляются из-за изнашивания трущихся деталей, попадания пыли из
воздуха, образования нагара и отложения смолистых веществ, применяют
фильтры. В смазочных системах используют масляные фильтры грубой и тонкой
очистки.
Фильтр
грубой
очистки
масла
выполняют
пластинчатым.
Масло,
нагнетаемое насосом, попадает в фильтре в тонкие каналы (0,08—0,1 мм),
образуемые фигурными пластинами, собранными на валике фильтра, и, проходя
через эти щели, очищается.
Через фильтр грубой очистки проходит все масло.
Фильтр тонкой очистки щелевого типа состоит из корпуса с крышкой,
сменного фильтрующего элемента и центральной трубки. Фильтрующий
элемент распространенного типа АСФО состоит из набора картонных пластин и
прокладок с радиальными каналами на перемычках.
27
Фильтр центробежной очистки масла состоит из корпуса с осью, на которой
установлен ротор с жиклерами, направленными в разные стороны. Под
действием момента реактивных сил вытекающих из жиклеров струй масла ротор
быстро вращается и по принципу центрифугирования очищает масло. Этот
фильтр используют для тонкой очистки или в качестве единственного. Если в
смазочной системе через фильтры тонкой очистки проходит только часть масла,
то они называются неполнопоточными, а в том случае, если через них проходит
все масло, они называются полнопоточными.
На двигателях легковых автомобилей семейства ВАЗ,
устанавливается
только один полнопоточный фильтр тонкой очистки масла со сменными
фильтрующими элементами, изготовленными из бумажной ленты, картона или
других материалов. Фильтрация масла осуществляется при просачивании его
под давлением через эти элементы.
Масляный радиатор. При нормальном тепловом режиме работы двигателя
температура масла должна быть в пределах 65 - 85°С. На грузовых автомобилях
при повышенной температуре окружающего воздуха, а также при длительной
работе двигателя на больших нагрузках необходимая интенсивность охлаждения
масла достигается не только обдувом поддона картера воздухом, но и подачей
масла в масляный радиатор. На большинстве легковых автомобилей охлаждение
масла происходит только в результате естественной теплоотдачи поверхности
поддона картера, обдуваемого встречным потоком воздуха. На грузовых
автомобилях
устанавливаются
масляные
радиаторы
водяного
(маслотеплообменники) или воздушного охлаждения. На двигателе ЗИЛ-130
трубчатый масляный радиатор воздушного охлаждения расположен впереди
радиатора системы охлаждения и постоянно включен в смазочную систему
посредством маслопроводов.
2.4 Неисправности системы смазки
О неисправности системы смазки свидетельствует повышенное
28
или
пониженное давление масла (по показаниям манометра), а также повышенный
расход масла. Недостаточная смазка - одна из основных причин появления
неисправностей двигателя.
Повышенное давление может быть вызвано несрабатыванием редукционного
клапана « в закрытом положении ». Устраняется разборкой и прочисткой
клапана.
Пониженное давление может быть следствием нескольких причин:
а) несрабатыванием редукционного клапана « в открытом положении »
(заедание устраняется разборкой и прочисткой клапана )
б) износом подшипников коленчатого или распределительного вала
в) износом торцев шестерен масляного насоса.
Низкое давление в системе смазки может быть также по причине
недостаточного количества масла в системе, применения некачественного масла.
Для устранения неисправности следует проверить уровень масла и в случае
необходимости долить, а изношенные узлы и детали надо заменить.
Повышенный расход масла может происходить из-за:
- износа поршневых колец;
- износа сальников, прокладок;
- износа направляющих втулок клапанов;
- засорения вытяжной трубы вентилятора картера (повышается давление в
картере и масло выдавливается через сальники).
Подтекание масла возможно из-за слабо затянутой сливной пробки в поддоне
картера, повреждения уплотнительных прокладок и наружных маслопроводов,
износа сальников.
Для устранения неисправности необходимо восстановить герметичность
соединений, заменить поврежденные и изношенные прокладки и сальники.
29
Контрольные вопросы
1. Что понимается под полужидкостным трением?
2. Из каких основных механизмов и приборов состоит смазочная система
двигателя?
3. Какие детали двигателя смазываются под давлением?
4. Какие фильтры применяются для очистки масла?
5. Для чего служит и как устроен масляный насос?
6. Для чего необходима и как осуществляется вентиляция картера?
30
3. ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ
1. При каком давлении пара открывается паровой клапан радиатора?
а) 140—200 кН/м2
б) 79 — 95 кН/м2
в) 1 — 13 кН/м2
2. Для чего в системах смазки необходим масляный радиатор?
а) Охлаждает масло в летнее время.
б) Поддерживает оптимальный температурный режим масла.
в) Накапливает излишки масла из системы.
3. При какой температуре клапан термостата открыт полностью?
а) 94 — 100 °С
б) 88 — 94 °С
г) 73 — 80 °С
4. Для чего в двигателе необходима система смазки?
а) для уменьшения потерь на трение
б) для уменьшения износа трущихся поверхностей
в) для отвода теплоты от трущихся поверхностей
г) всё вышеперечисленное
5. В какой системе охлаждения используются радиатор, вентилятор,
термостат, отводящие и подводящие патрубки?
а) в жидкостной
б) в воздушной
6. В каких пропорциях масло добавляют в топливо в карбюраторных
31
двухтактных двигателях с кривошипно-камерной схемой газообмена?
а) 1:60—1:70
б) 1:40—1:50
в) 1:10—1:40
7. Для чего необходим термостат в системе охлаждения?
а) измеряет температуру охлаждающей жидкости
б) при перегреве охлаждающей жидкости открывает паровой клапан
радиатора
в) автоматически поддерживает необходимую температуру жидкости
в системе охлаждения.
8. Величина давления масла в системах смазки
а) 0,02 - 0.1 Мпа
б) 0,2 – 1,5 Мпа
в) 2,0 – 5,0 Мпа
32
4. ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
1) Подготовить сообщение (поиск в Интернете) о системах охлаждения,
применяемых на автомобильном транспорте.
2) Сравнить преимущества и недостатки воздушной и жидкостной систем
охлаждения.
3) Изучить принцип действия системы смазки автомобиля с помощью
методического пособия.
4) Изучить принцип действия и работу жидкостной системы охлаждения
автомобиля, используя методическое пособие.
5)
Подготовить
автомобильных
сообщение
(поиск
моторных
масел,
автомобилестроении
33
в
Интернете)
используемых
о
разновидностях
в
современном
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Основная литература
1. Богданов С.Н. Автомобильные двигатели: Учебник для автотранспортных
техникумов/ С.Н.Богданов, М.М.Буренков, И.Е. Иванов.-М.:
Машиностроение, 2007.- 368с.
2. Вахламов В.К. Автомобили: Теория и конструкция автомобиля и
двигателя: Учебник для студ. учреждений сред. проф. образования/ В.К.
Вахламов, М.Г. Шатров, А.А. Юрчевский; Под ред. А.А. Юрчевского. – М.:
Издательский центр «Академия», 2008. – 816 с.
3. Тарасик В.П. Теория автомобилей и двигателей: Учебное пособие/ В. П.
Тарасик, М. П. Бренч. – Мн.: Новое знание, 2008. – 400 с.
4. Иларионов В.А., Морин М.М., Сергеев Н.М. и др. Теория и конструкция
автомобиля: Учебник для автотранспортных техникумов/– 2-е изд., перераб.
и доп. – М.: Машиностроение, 2007. – 368 с.
5. Туревский И. С. Теория автомобиля: Учебное пособие/ И. С. Туревский. –
М.: Высш. шк., 2008. – 240 с.
6. Тур Е.Я. Устройство автомобиля: Учебник для учащихся
автотранспортных техникумов/ Е.Я. Тур, К.Б. Серебряков, Л.А. Жолобов. –
М.: Машиностроение, 2007. – 352 с.
Дополнительная литература
1. Руководство по ремонту, эксплуатации и техническому обслуживанию
VW GOLF, 2005г. Профессиональное р/р.
2. Ссылка на сайт: http://www.automn.ru/audi-100/autocategory-6462-10.m_id6461.m_id2-.html.
3. Руководство к Audi A8, 2003 г., Мастер класс от автомеханика.
34
ИНТЕРНЕТ-РЕСУРСЫ
http:libgost.ru/ - библиотека ГОСТов и нормативных документов.
http://www.lib.ua-ru.net/ - студенческая электронная библиотека.
http://www.public.ru/ - публичная Интернет-библиотека.
http://www.zipsites.ru/ - бесплатная электронная Интернет-библиотека.
35
36
37
38
39
4
0