Пластинчатые (шиберные) масляные насосы

Системы смазки

Система смазки легкового автомобиля

В типичной системе смазки легкового автомобиля (рис.2.1) при работе двигателя масло засасывается из поддона двигателя масляным насосом через маслозаборник с сетчатым фильтром, предотвращающим попадание в насос крупных частиц. Из насоса масло под давлением подается в масляный фильтр, где очищается от механических примесей и проходит в главную масляную магистраль. От нее масло поступает к коренным подшипникам коленчатого вала, опорам распределительного вала и другим деталям. К шатунным шейкам коленчатого вала масло поступает через отверстия, просверленные в нем. В некоторых двигателях в нижней головке шатуна имеется канал, по которому масло подается для смазки поршневого пальца. Для подачи масла на рабочую поверхность цилиндра иногда выполняют сверление в нижней головке шатуна, из которого, при совпадении отверстий, в шатунной шейке и головке шатуна, масло попадает на зеркало цилиндра. В отдельных случаях для этого используются специальные форсунки, которые могут устанавливаться для охлаждения поршней в двигателях с высокими температурными режимами работы. Для охлаждения нагретого масла применяются масляные радиаторы.

Вытекающее через зазоры в подшипниках масло разбрызгивается движущимися деталями КШМ и ГРМ и в виде капель и масляного тумана попадает на другие детали двигателя. Из полости головки блока цилиндров под действием силы тяжести масло стекам обратно в поддон, смазывая при этом детали привода ГРМ.

Рис. 2.1. Система смазки двигателя легкового автомобиля:

1 – вакуумный насос; 2,5,7,8 – перепускные клапана; 3 – масляный фильтр; 4 – датчик давления; 6 – масляный радиатор; 9 – масляный насос; 10 – балансирный вал; 11 – привод вспомогательных агрегатов; 12 – гидравлический натяжитель цепи; 13 – турбонагнетатель; 14 – форсунка охлаждения поршня

Ведущая роль в работе современных автомобильных двигателей внутреннего сгорания принадлежит масляному насосу. Сравнительно большие крутящие моменты при низких частотах вращения коленчатого вала, особенно у дизельных двигателей с наддувом, диктуют необходимость увеличения давления нагнетания и производительности масляных насосов. Это связано с тем, что при таких нагрузках происходит интенсивное нагревание конструктивных элементов двигателя, что, в свою очередь, приводит к перегрузке подшипников коленчатого вала. С другой стороны, повышение производительности масляных насосов ограничено необходимостью достижения низкого расхода топлива, так как мощность, расходуемая на привод насоса, может составлять до 8% мощности двигателя. Таким образом, на современном этапе автомобилестроения актуальным является вопрос регулирования производительности масляного насоса при различных режимах работы двигателя.

Существует большое количество разнообразных вариантов конструкций масляных насосов. Разумеется, что не все из этих конструкций подходят для применения в двигателях внутреннего сгорания. Основными критериями при выборе той или иной конструкции насоса являются:

· габаритные размеры;

· стоимость;

· производительность.

В настоящее время в системах смазки используются шестеренчатые масляные насосы с внешним и внутренним зацеплением шестерен, пластинчатые насосы и героторные насосы.

Шестеренчатые масляные насосы

Шестеренчатые насосы с внешним зацеплением шестерен.Такие насосы состоят из пары шестерен (рис. 2.2), находящихся в зацеплении и одна из которых является ведущей, а вторая – ведомой. Вращаясь вокруг своих осей, шестерни зубьями, не находящимися в данный момент времени в зацеплении, увлекают прокачиваемое масло из зоны всасывания в зону нагнетания.

Рис. 2.2. Шестеренчатый насос с внешним зацеплением шестерен

Недостатком таких насосов является невозможность достижения больших давлений нагнетания, так как это ведет к возникновению больших удельных давлений у ножек зубьев в зоне зацепления. Эти нагрузки могут быть снижены благодаря применению специального разгрузочного паза, однако, насосы с таким разгрузочным пазом не могут эффективно работать в широком диапазоне частот вращения (на малых оборотах производительность таких насосов существенно снижается). Кроме того, применение разгрузочного паза несколько удорожает конструкцию, поэтому, с целью снижения стоимости и ввиду того, что в системе смазки двигателя не требуется достижения слишком больших давлений, насосы такой конструкции выполняют без разгрузочного паза.

Преимуществом насосов с внешним зацеплением является довольно высокая производительность.

Шестеренчатые насосы с внутренним зацеплением шестерен.Насосы такой конструкции представляют собой так называемую двойную систему роторов, в которой имеются две шестерни (роторы) – наружная и внутренняя. Наружная шестерня имеет внутренний зубчатый венец, а внутренняя – наружный зубчатый венец. Обе шестерни установлены в корпусе масляного насоса с определенным эксцентриситетом друг относительно друга и находятся в зацеплении. В большинстве случаев ведущей является внутренняя шестерня, а наружная приводится во вращение за счет зацепления с ведущей. Различают две принципиально разные конструкции таких насосов – без разделительного серпа с разделительным серпом.

Конструкции без разделительного серпа в общем случае имеют роторы, числа зубьев у которых различается на 1, т.е. Z_ВНУТР = Z_НАР – 1 (рис.2.3). Типичные числа зубьев роторов насосов такой конструкции находятся в пределах 4/5 … 13/14.

Рис. 2.3. Схема масляного насоса без разделительного серпа

Конструкции без разделительного серпа используются как в масляных насосах, приводимых непосредственно коленчатым валом двигателя, так и в насосах, расположенных в масляной ванне. В случае непосредственного привода от коленчатого вала типичными числами зубьев являются 8/9 … 13/14, что позволяет реализовать оптимальную высоту зубьев. В насосах, расположенных в масляной ванне, типичными числами зубьев являются 4/5 … 7/8 (обычно 6/7).

В конструкциях с разделительным серпом имеется специальная серповидная перегородка (серп), находящаяся между зубьями роторов в месте их наибольшего удаления друг от друга (рис.2.4). Данная перегородка предназначена для уплотнения полостей нагнетания у большего числа зубьев, по сравнению с конструкциями без разделительного серпа.

Преимуществом насосов с разделительным серпом является более высокое рабочее давление. Однако такие насосы имеют несколько большие габаритные размеры по сравнению с конструкциями без разделительного серпа.

Рис. 2.4. Схема масляного насоса с разделительным серпом

Шестеренчатые насосы с внутренним зацеплением шестерен с разделительным серпом приводятся непосредственно от коленчатого вала и размещаются в передней крышке картера двигателя, так как требования, предъявляемые к качеству масла, не позволяют размещать их в масляной ванне.

Героторный масляный насос.Регулируемый героторный масляный насос способен поддерживать давление масла на уровне 3,5 кгс/см² за счет изменения подачи практически во всем рабочем диапазоне скоростных режимов.

Регулирование подачи насоса производится с помощью промежуточного кольцевого корпуса, на который действует пружина регулятора.

Принцип работы насоса. Вращающийся вместе с ведущим валом внутренний ротор 3 увлекает за собой наружный ротор 2 (рис.2.5). Так как оси внутреннего и наружного роторов не совпадают, при их вращении на стороне всасывания происходит увеличение объемов, заключенных между зубьями. Всасываемое в результате этого масло перемещается на сторону нагнетания. На стороне нагнетания объемы между зубьями вновь уменьшаются, в результате чего масло вытесняется в магистраль системы смазки.

Рис. 2.5.Регулируемый героторный масляный насос:

1 – промежуточный корпус; 2 – наружный ротор; 3 – внутренний ротор; 4 – пружина регулятора; а – при давлении масла ниже 3,5 кгс/см²; б – при давлении масла выше 3,5 кгс/см²

Работа насоса при давлении масла ниже 3,5 кгс/см². При этом пружина регулятора (рис. 2.5, а) отжимает до упора промежуточный кольцевой корпус, преодолевая действующее на него давление масла (указано стрелками). Вместе с промежуточным корпусом изменяется положение внутреннего ротора таким образом, что объемы между зубьями наружного и внутреннего роторов увеличиваются на большую величину. В результате растет количество масла, подаваемого со стороны всасывания на сторону нагнетания и далее в магистраль системы смазки. Увеличение подачи масла приводит к повышению его давления.

Работа насоса при давлении масла выше 3,5 кгс/см². Под давлением масла промежуточный корпус перемещается, преодолевая усилие пружины (рис. 2.5, б). Вместе с ним изменяет положение внутренний ротор, вызывая уменьшение прироста объемов между зубьями внутреннего и наружного роторов. В результате уменьшается количество масла, транспортируемого со стороны всасывания на сторону нагнетания, и подача масла в магистраль падает. При этом давление масла в ней соответственно снижается.

Пластинчатые (шиберные) масляные насосы

Шестеренчатые масляные насосы приводятся в движение от коленчатого вала двигателя, поэтому при повышении частоты вращения наблюдается повышение их производительности, в то время как потребление масла самим двигателем меняется незначительно. Кроме того, повышается приводная мощность насоса. Таким образом, чтобы регулировать производительность насоса в зависимости от числа оборотов привода, была разработана конструкция пластинчатого (шиберного) масляного насоса (рис. 2.6). Имея в своем составе небольшое количество элементов, насос такой конструкции позволяет регулировать величину производительности за счет смещения наружного статора относительно центра вращения ротора. При максимальной частоте вращения коленчатого вала пластинчатый масляный насос нуждается лишь в половине приводной мощности по сравнению с шестеренчатыми насосами, что способствует снижению расхода топлива.

Рис. 2.6. Конструкция пластинчатого (шиберного) масляного насоса

Конструкция масляного насоса с маятниковыми золотниками (рис. 2.7) позволяет изменять рабочий объем путем изменения эксцентриситета наружного ротора относительно центрального, и в связи с этим давление и производительность насоса. Эксцентриситет меняется при помощи специального регулирующего поршня, который в зависимости от давления масла изменяет положение наружного ротора. Такая конструкция насоса, по сравнению с обычными, позволила снизить механическую мощность привода до 2 кВт.

Рис. 2.7. Конструкция объемного масляного насоса с золотниками маятникового типа:

1 – зона нагнетания; 2 – рабочий объем при максимальном эксцентриситете; 3 – поршень регулирования эксцентриситета; 4 – зона всасывания

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1043; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!