Текст книги "Мотоциклы"

Автор книги: Федор Жигарев

Соавторы: Сергей Карзинкин
сообщить о нарушении

Текущая страница: 9 (всего у книги 21 страниц)

3. Классификация системы смазки

Система смазки служит для обеспечения подачи масла к трущимся деталям двигателя на всех режимах его работы и при любых нагрузках. У современных мотоциклетных двигателей системы смазок различаются: по способу размещения рабочего запаса масла, по способу подвода масла к трущимся деталям двигателя и по способу использования рабочего запаса масла.

По способу размещения рабочего запаса масла системы смазок мотоциклетных двигателей могут быть разделены на три группы: с сухим картером, с мокрым картером и с полусухим картером.

Системой смазки с сухим картером называется такая система, при которой рабочий запас масла размещается вне картера двигателя (в масляном баке), а непосредственно в картере находится очень небольшой количество масла, обеспечивающее смазку двигателя только в данный момент. Система смазки с сухим картером имеет то преимущество, что масло, размещенное вне картера, не соприкасается с горячими деталями двигателя, охлаждается потоком воздуха, омывающим масляный бак, и поэтому подходит к деталям двигателя достаточно охлажденным. Это обеспечивает надежную смазку и хороший отвод тепла от деталей двигателя. При системе смазки с сухим картером срок службы масла удлиняется, так как с горячими деталями двигателя соприкасается небольшое количество находящегося в картере масла. Но вместе с тем система смазки с сухим картером усложняется наличием масляного бака и системы трубопроводов.

Система смазки с мокрым картером характеризуется тем, что запас масла, необходимый для работы двигателя на определенный промежуток времени, размещен непосредственно в картере двигателя. При этой системе масло постоянно соприкасается с горячими деталями двигателя, поэтому к трущимся поверхностям масло подходит более горячим и окисление его идет интенсивнее, чем в системе смазки с сухим картером. Преимущество этой системы – отпадает необходимость в баке и во внешних маслопроводах, простота устройства системы смазки благодаря тому, что рабочий запас масла близко расположен к деталям двигателя, нуждающимся в смазке.

При системе смазки с полусухим картером в картере двигателя находится постоянно некоторое количество масла, расход которого непрерывно пополняется из запаса, находящегося вне картера. При такой системе смазки положительным является то, что в картер двигателя постоянно вводится свежее холодное масло. Недостаток этой системы смазки – продукты износа и окисления не выносятся из картера, а все время там накапливаются.

По способу подвода масла к трущимся деталям системы смазки мотоциклетных двигателей можно различить смазку разбрызгиванием, самотеком и принудительную смазку.

Смазка разбрызгиванием в мотоциклетных двигателях обычно применяется для смазывания стенок цилиндров, поршневых пальцев, кулачков и толкателей, а иногда коренных подшипников и втулок валиков кулачковых шестерен. При такой смазке детали в процессе работы двигателя покрываются пленкой масла, разбрызгиваемого в картере вращающимися деталями.

Смазка разбрызгиванием является наиболее простой, но вместе с тем и наименее надежной, так как в данном случае масло подается к трущимся поверхностям деталей двигателя в недостаточном количестве. Во время работы двигателя разбрызгиваемое масло образует в картере двигателя масляный туман и мельчайшие капельки масла, соприкасаясь с горячим воздухом и газами, проникающими в картер двигателя из цилиндра, а также конденсируясь на стенках цилиндра и картера, значительно нагреваются, что, конечно, ускоряет окисление и порчу масла.

Смазка самотеком в мотоциклетных двигателях используется для подвода к трущимся деталям двигателя масла, стекающего по внутренним стенкам картера в сборники, откуда оно по каналам самотеком поступает к трущимся деталям. Преимущество этого вида системы смазки – простота ее устройства. Недостатком этой системы является то, что в сборники масло поступает после разбрызгивания, а, стекая по горячим стенкам картера, оно сильно нагревается. При этом значительно понижается вязкость масла и не обеспечивается надежная смазка деталей двигателя. После долгой стоянки масло из сборников стекает через зазоры деталей в картер, вследствие чего также не обеспечивается надежная смазка деталей. Кроме того, движение масла самотеком по каналам возможно при условии, если температура масла выше температуры его застывания. Поэтому в условиях низкой температуры оно поступает к деталям только тогда, когда и масло, и стенки каналов достаточно прогреты.

Принудительная смазка является наилучшим способом подвода масла к более ответственным трущимся деталям. Принудительная подача масла осуществляется масляными насосами, с помощью которых создается давление воздуха в картере двигателя или в масляном баке. Кроме того, для принудительной подачи могут использоваться центробежные силы, возникающие при вращении коленчатого вала.

По способу использования рабочего запаса масла системы смазки мотоциклетных двигателей могут быть разделены на следующие две группы: смазка циркуляционная и смазка смесью масла и горючего.

Циркуляционной называется такая смазка, когда при помощи масляных насосов осуществляется непрерывная циркуляция масла, обеспечивающего смазку деталей двигателя. Масло может циркулировать или непосредственно в картере двигателя, или же через масляный бак, расположенный вне картера. В первом случае циркуляция масла совершается по следующему пути: картер двигателя – нагнетательный масляный насос – масляные клапаны – места смазки – картер двигателя.

Во втором случае циркуляция масла совершается по несколько иному пути: масляный бак – нагнетательный масляный насос – масляные каналы – картер двигателя – фильтр – отсасывающий масляный насос – масляный бак.

При циркуляционной смазке масло в необходимом количестве подается к местам смазки, отводит тепло от подшипников и вымывает из них грязь и отложения. Кроме того, загрязненное и нагретое масло в процессе циркуляции фильтруется и охлаждается, что обеспечивает подвод к подшипникам чистого и охлажденного масла. Циркуляционная смазка применяется на двигателе мотоцикла М-72.

Смазка смесью масла и горючего применяется в двухтактных мотоциклетных двигателях с кривошипно-камерной продувкой. Масло, поступающее в смеси с горючим через карбюратор в картер двигателя, оседает на деталях и смазывает их. Разбрызгиваемое вращающимися деталями масло проникает затем с парами горючего в цилиндр двигателя и там сгорает.

Преимуществом этой системы смазки является ее простота, а недостатком – невозможность обеспечить подачу необходимого количества масла трущимся деталям, так как подача масла является произвольной.

Смазка трущихся деталей мотоциклетных двигателей в основном определяется характером их работы и возможностью применения того или иного способа подвода к ним масла. Цилиндры и поршни мотоциклетных двигателей смазываются разбрызгиванием и в редких случаях в качестве вспомогательной меры масло принудительно подается на зеркало цилиндра. Поршневой палец, толкатели и кулачки смазываются только разбрызгиванием. Опоры кулачковых шестерен смазываются разбрызгиванием и чаще самотеком. Коренные подшипники коленчатого вала смазываются как разбрызгиванием, так и принудительно и в редких случаях самотеком. Шатунные подшипники в подавляющем большинстве случаев смазываются принудительно, но при кривошипно-камерной продувке, как правило, разбрызгиванием. Шестерни распределения смазываются разбрызгиванием, но в некоторых случаях осуществляется их принудительная смазка.

Таким образом, в мотоциклетных двигателях часть деталей может смазываться разбрызгиванием, часть самотеком и часть принудительно. Поэтому подавляющее большинство систем смазок представляет собой комбинацию различных способов подвода масла к трущимся поверхностям.

4 Основные системы смазки

Для мотоциклетных двигателей применяется система смазки смесью масла с горючим или циркуляционная.

Система смазки смесью масла с горючим. В топливный бак мотоцикла заливается тщательно перемешанная смесь масла и горючего в пропорции, принятой для данного двигателя. Обычно в этой смеси находится 8 % масла (по объему). Для новых двигателей, еще не прошедших полностью приработку, количество масла увеличивается до 10 %.

Из топливного бака смесь по трубопроводу подается в карбюратор, а затем в кривошипную камеру (картер) двигателя. Во время распыливания смеси в карбюраторе и в кривошипной камере основная часть горючего испаряется, масло отделяется от горючего и, оседая на стенках картера и трущихся деталях, смазывает их. Попадая на вращающиеся детали двигателя, масло разбрызгивается и снова поступает к трущимся деталям.

Система циркуляционной смазки (рис. 62).

Рис. 62. Система смазки двигателя мотоцикла М-72: 1 – масляный насос; 2 – нагнетательный канал; 3 – канал подачи масла к заднему маслосборному диску; 4 – маслосборный диск; 5 – сборники масла; 6 – трубка подачи масла к шестерням распределения; 7 – канал подачи масла к переднему диску; 8 – масляная магистраль; 9 – канал подачи масла к левому цилиндру; 10 – шестерня кулачкового валика; 11 – шестерня привода насоса; 12 – валик насоса; 13 – нагнетательный канал в корпусе насоса; 14 – сетчатый фильтр насоса; 15 – шестеренчатый масляный насос.

Масло заливается в картер двигателя через заливное отверстие, расположенное с левой стороны картера. Заливное отверстие закрывается пробкой с закрепленным в ней стержневым указателем уровня масла. На нижнем конце указателя имеются две риски, указывающее допустимые пределы колебания уровня масла. Масло, заливаемое через заливное отверстие, поступает в нижнюю часть картера, в которой расположен масляный насос шестеренчатого типа.

Масляный насос состоит из двух цилиндрических шестерен, одна из которых через валик насоса 12 и шестерню привода насоса 11 приводится в действие от шестерни 10, выполненной на кулачковом валике. Во время работы двигателя масло из картера двигателя поступает через сетчатый фильтр 14 в полость масляного насоса 1. Из масляного насоса масло подается по нагнетательному каналу 13 в масляную магистраль 8, имеющую три выходных канала 3, 7 и 9. Масло, поступающее через канал 7, проходит по кольцевой выточке в гнезде коренного подшипника к трубке 6 в крышке корпуса, направляющей струю масла на шестерни распределения. Кроме того, масло по каналу 7 в корпусе поступает под наружную обойму переднего коренного подшипника и по выемке в корпусе вытекает в маслосборный диск. Масло, поступающее в маслосборный диск, под действием центробежной силы прижимается к внутренней части желобка и через отверстие в маслосборном диске проходит во внутреннюю полость шатунного пальца левого цилиндра. Из внутренней полости шатунного пальца масло через два сверления в стенке пальца поступает к подшипникам большой головки шатуна. Смазав подшипник большой головки шатуна, масло разбрызгивается в картере, смазывает другие детали двигателя, после чего стекает обратно в нижнюю часть картера двигателя.

Масло, вытекающее из канала 5, по выемке под задним коренным подшипником попадает в маслосборный диск задней щеки коленчатого вала и затем проходит во внутреннюю полость заднего шатунного пальца, откуда по сверлениям поступает к подшипникам большой головки правого шатуна, после чего разбрызгивается в картере двигателя. На боковых стенках больших головок шатунов выполнены выемки, через которые масло более интенсивно разбрызгивается в верхней части картера.

Через канал 9 масло поступает в нижнюю часть кольцевой выточки во фланце левого цилиндра. Поднимаясь по кольцевой выточке, масло подходит к трем отверстиям в стенке цилиндра, сообщающим кольцевую выточку с полостью цилиндра. При положении поршня в нижней мертвой точке масло смазывает верхнюю часть юбки поршня, который при своем движении к верхней мертвой точке распределяет масло по всей верхней части зеркала цилиндра. Принудительная подача масла к левому цилиндру вызвана тем, что во время работы двигателя масло, разбрызгиваемое коленчатым валом, вращающимся по часовой стрелке, обеспечивает смазку только нижней части зеркала цилиндра.

Передняя опора кулачкового валика смазывается самотеком из двух сборников, один из которых образован отливкой на верхней стенке картера справа от опоры, а другой – выемкой, выполненной во фланце корпуса передней опоры кулачкового валика. Оба сборника каналами соединяются с бронзовой втулкой опоры кулачкового валика. Опора шестерни привода масляного насоса также смазывается самотеком из сборника, расположенного рядом с бронзовой втулкой опоры шестерни и сообщающегося с ней сверлением в стенке втулки.

Остальные детали двигателя – коренные подшипники, правый и левый цилиндры, поршневые пальцы, кулачки, толкатели и шестерни привода масляного насоса – смазываются разбрызгиванием.

После смазки деталей двигателя масло стекает в нижнюю часть картера и снова поступает через сетчатый фильтр к масляному насосу. Нижняя часть картера двигателя отделена от верхней сетчатой перегородкой, служащей для грубой фильтрации масла.

5. Масляные насосы, редукционные и перепускные клапаны и сапуны

Масляные насосы. Насосы обеспечивают постоянную циркуляцию масла в системе смазки двигателя, отсасывая масло из картера двигателя и нагнетая его ко всем трущимся деталям двигателя, для смазки которых необходим принудительный подвод масла. При системе смазки с мокрым картером масляный насос непосредственно забирает масло из картера двигателя и подает его к местам смазки. При системе смазки с сухим картером масло подается из картера двигателя в масляный бак откачивающим насосом, а из бака к местам смазки – нагнетающим насосом.

Масляные насосы могут быть шестеренчатые, коловратные и поршневые. На мотоциклетных двигателях чаще применяются шестеренчатые насосы и реже коловратные и поршневые.

Шестеренчатые насосы отличаются простотой устройства и имеют небольшое количество движущихся деталей. При малых размерах они обладают высокой производительностью и могут создавать высокое давление на выходе масла из корпуса насоса.

Недостаток шестеренчатых насосов заключается в том, что по мере износа шестерен, а следовательно, увеличения зазоров, а также при уменьшении вязкости масла производительность насоса резко падает. Поэтому шестеренчатые насосы мотоциклетных двигателей имеют производительность в 2–3 раза больше необходимой и снабжаются редукционными клапанами. Кроме того, недостаток шестеренчатых насосов заключается в том, что они не могут создавать значительного разрежения на входе масла в насос, поэтому насосы размещают на двигателе ниже уровня масла.

В мотоциклетных двигателях применяются шестеренчатые масляные насосы одно– и двухсекционные. Односекционные шестеренчатые насосы состоят из одной пары шестерен, из которых одна ведущая, а другая ведомая. Примером подобного выполнения шестеренчатого насоса является насос двигателя мотоцикла М-72 (рис. 62).

Он состоит из алюминиевого корпуса, в котором расположены ведущая и ведомая шестерни. Ведущая шестерня выполнена заодно с валиком. На выходящем из корпуса конце валика имеется квадрат, через втулку он соединяется с валиком привода. Верхний конец валика привода соединяется с шестерней, получающей вращение от шестерни кулачкового валика. Ведомая шестерня посажена свободно на ось, запрессованную в корпус насоса. Снизу корпус закрывается крышкой, в которой выполнено приемное отверстие. В верхней стенке корпуса имеется отверстие, через которое масло нагнетается насосом в масляную магистраль. Крышка насоса крепится к корпусу двумя болтами, головки которых имеют грани для завертывания и выточку для посадки на головку сетки фильтра. Кроме того, в крышке и самом корпусе насоса имеются два отверстия для крепления его к картеру двигателя. На головке болтов, крепящих насос к картеру, также имеются выточки для посадки сетки фильтра на корпус насоса.

Во время работу двигателя масло проходит через сетчатый фильтр и поступает в корпус насоса через отверстие в его крышке. Шестернями масло перегоняется к выходному каналу, откуда идет в масляную магистраль. Корпус насоса окружен кожухом, выполненным в виде отливки в картере двигателя, благодаря чему насос забирает масло только из нижних слоев. Это масло является наиболее холодным, так как оно охлаждается от стенок поддона, обдуваемого потоком воздуха при движении мотоцикла. Кроме того, это масло наиболее свободно от воздушных пузырьков, находящихся в масле, вспененном во время разбрызгивания в картере, хотя большая часть пены уничтожается при протекании масла через сетчатую перегородку, разделяющую верхнюю и нижнюю части картера.

На некоторых мотоциклетных двигателях применяются двухсекционные шестеренчатые насосы, имеющие две секции, одна из которых откачивающая, а другая нагнетающая.

Высота шестерен откачивающей секции, а следовательно, и производительность в 1,5–2 раза выше, чем шестерен нагнетающей секции. Такое устройство насоса обеспечивает полную откачку из картера двигателя масла, которое во время работы двигателя, как правило, находится в картере во вспененном состоянии.

Редукционные и перепускные клапаны. Производительность масляных шестеренчатых насосов, как было сказано выше, при большом износе шестерен и малой вязкости масла резко снижается. Поэтому насосы изготовляются с некоторым запасом производительности. В этом случае при нормальном износе шестерен и нормальной вязкости масла насос будет подавать в систему избыточное количество масла. Поэтому на шестеренчатых насосах выполняется редукционный клапан, который поддерживает в масляной системе и насосе необходимое давление и излишнее масло выпускает обратно в масляный бак.

Перепускные клапаны служат для подачи масла из нагнетательной магистрали системы в откачивающую. Перепускные клапаны ставят также для того, чтобы воспрепятствовать перетеканию масла из бака в картер двигателя после остановки двигателя. В этом случае они играют роль обратных клапанов.

Как редукционные, так и перепускные клапаны состоят обычно из шарика, прижимаемого пружиной к гнезду, выполненному в теле картера двигателя. Для затяжки пружины редукционных, а иногда и перепускных клапанов пользуются регулировочным винтом.

Сапуны. Для защиты картера от попадания пыли и для вентиляции в двигателях устанавливаются сапуны, сообщающие картер с внешней средой при увеличении давления в картере двигателя во время хода поршней к нижней мертвой точке и разобщающие картер с внешней средой при создании разрежения в картере во время хода поршня к верхней мертвой точке.

На многих мотоциклетных двигателях сообщение картера с внешней средой осуществляется через отверстие небольшого сечения. Размер отверстия выбирается с таким расчетом, чтобы в картере во время работы двигателя постоянно создавалось несколько повышенное давление, которое препятствовало бы проникновению окружающего воздуха в картер и вместе с тем позволяло просочившимся из цилиндров в картер газам выйти наружу. В некоторых случаях это отверстие используется для подачи на моторную цепь масла, выбрасываемого из картера вместе с газами (например, в двигателе мотоцикла АМ-600).

Следовательно, полная герметизация картера четырехтактного двигателя недопустима, так как в результате просачивания газов из цилиндров давление в картере двигателя увеличивается настолько, что газы начинают проникать через сальниковые уплотнения наружу, увлекая с собой большое количество масла.

В двухтактных двигателях, где внутренняя полость картера используется как камера для предварительного сжатия горючей смеси, герметизация картера обязательна.

В качестве примера рассмотрим устройство сапуна двигателя мотоцикла М-72 (рис. 63).

Рис. 63. Схема работы сапуна двигателя мотоцикла М-72.

Сапун представляет собой цилиндрический золотник с двумя диаметрально расположенными отверстиями и фланцем, в котором выполнено 12 радиальных отверстий. На фланце сделан маслосъемный диск. Золотник устанавливается в цилиндрическом гнезде, к которому подходит вентиляционный канал, оканчивающийся внизу трубкой, установленной косым срезом назад по ходу мотоцикла. Золотник приводится во вращение пальцем, запрессованным в ступицу шестерни кулачкового вала и входящим в отверстие фланца золотника.

Хотя золотник вращается вдвое медленнее коленчатого вала, но наличие двух отверстий в золотнике обеспечивает сообщение картера с внешней средой при каждом перемещении поршней к нижней мертвой точке. Совпадение отверстия золотника с вентиляционным каналом начинается примерно на 80° не доходя до нижней мертвой точки и заканчивается через 50° после нижней мертвой точки. При совпадении отверстий газы из картера поступают в коробку распределительных шестерен, проходят через радиальные отверстия фланца во внутреннюю полость золотника и оттуда через вентиляционный канал выходят наружу. Капельки масла, поступающие с газами в радиальные каналы на фланце золотника, оседают на стенках и под действием центробежных сил подаются обратно в коробку распределения.