Масляный насос: сердце смазочной системы двигателя

Маслопрокачивающий насос

Маслопрокачивающий насос (рис. 4.13) шестеренного типа предназначен для прокачки дизеля маслом перед пуском, после остановки и во время технического обслуживания.

Рис. 4.13. Маслопрокачивающий насос:

• I — задняя крышка; 2, 6 — втулки; 3, 4- ведущая и ведомая шестерни; 5 — корпус; 7- передняя крышка; 8- манжета; 9 — кронштейн; 10 — фланец;
• II — болт; 12, 14 — полумуфты; 13 — амортизатор; 15 — стопорный винт;

16- электродвигатель; 17- крышка клапана; 18 — колпачок; 19- регулировочный винт; 20- шайба; 21, 25- пружины; 22- клапан; 23- седло клапана; 24 — пробка; 26 — шарик

Насос установлен на фланце электродвигателя 16 и состоит из корпуса 5, задней крышки 1, передней крышки 7, шестерен ведущей 3 и ведомой 4, кронштейна 9 и полумуфт 12 и 14, соединяющих вал электродвигателя с валом ведущей шестерни насоса при помощи болтов И и амортизаторов 13, втулок 2 и 6, которые служат подшипниками шестерен.

Уплотнение торцовое состоит из манжеты 8 и фланца 10. На торцах втулок имеются канавки для отвода масла из защемленного пространства.

Насос имеет предохранительно-перепускной клапан, обеспечивающий полный перепуск масла при повышении давления в нагнетательном трубопроводе и состоящий из клапана 22, седла 23, пружины 25, крышки 17, регулировочного винта 19, шайбы 20 м колпачка 18.

Шариковый клапан 26 обеспечивает давление в манжетном уплотнении 0,2-0,3 МПа (2-3 кгс/см2), полость шарикового клапана сообщается со всасывающей полостью.

Коловратные насосы

Их еще называют кулачковыми, так как основаны на принципе вытеснения жидкости специальной формы кулачковыми роторами (см. рис.3). Глядя на фото, может создаться впечатление, что это тот же шестеренчатый насос, только имеющий рабочим органом шестерни с крупными закругленными зубцами. Это не совсем так – здесь зубья не несут нагрузку, которая передается специальными шестернями. Таким образом, коловратный механизм намного сложнее шестеренчатого, но менее подвержен износу и более долговечен.

Рис. 3 – Коловратный масляный насос

Кроме трехкулачковых форм роторов, встречаются также двухкулачковые, четырехкулачковые, а также специальной формы – сегментные.

Устройство масляного насоса

Если рассматривать классический масляный насос, то он имеет герметично закрытый кожух. В нем расположено две шестерни. Одна из них ведущая, а другая ведомая. Ведущий элемент закреплен на валу, который подсоединяется к приводу мотора. В корпусе механизма сделана камера – в нее всасывается смазка, а затем она поступает в каналы блока цилиндров.

К корпусу механизма подсоединен маслоприемник с сеточкой, очищающей от крупных частиц. Этот элемент должен находиться в самой нижней точке поддона, чтобы даже если уровень масла в нем будет минимальным, насос мог продолжать накачивать его в магистраль.

Охладитель масла

Охладители масла установлены с обеих сторон рамы и предназначены для охлаждения масла, циркулирующего в системе дизеля. Охладители (рис. 4.12) состоят из корпуса 4 с кронштейнами 9 и 13, передней 7 и задней 7 крышек, охлаждающей секции 77.

Охлаждающая секция 77 состоит из неподвижной 2 и подвижной 20 «трубных досок», в отверстиях которых закреплены охлаждающие трубы Юс сегментными перегородками 75, создающими поперечное омывание маслом трубного пучка, что способствует лучшим условиям теплообмена.

Заполнители <?уменьшают переток неохлажденного масла между корпусом и трубным пучком. Стык сегментных перегородок и корпуса уплотняется резиновой манжетой 14.

Температурные удлинения трубок охлаждающей секции компенсируются за счет перемещения «трубной доски» 20, которая уплотняется в корпусе 4 и крышке 7двумя резиновыми кольцами 27.

Между корпусом и крышкой установлено промежуточное кольцо 22с отверстиями Н, через которые в случае разрушения уплотнения будет вытекать охлаждающая жидкость или масло.

Охлаждающая секция 77 фиксируется в корпусе 4 в определенном положении штифтом 24.

Охлаждающая жидкость в охладитель масла поступает по патрубку Д передней крышки 7, благодаря перегородке 18, проходит по охлаждающим трубам /Годной половины секции, а затем по охлаждающим трубам другой половины секции и выходит из патрубка Г.

Масло в охладитель поступает по трубопроводу, расположенному в раме, через отверстие в кронштейне 9, проходит в межтрубном пространстве и выходит через отверстие в кронштейне 13.

Трубки 3 и 19 предназначены для выпуска воздуха из полостей охладителя, трубка 12 — для слива масла из масляной полости в раму, трубка /7- для слива охлаждающей жидкости. Для транспортировки охладителей предусмотрены рым-болты 5.

Виды масляных насосов, их устройство и принцип работы

Задача у насоса простая: качай себе моторное масло по кругу. А вот вариантов конструкции есть несколько, поскольку во всём мире инженеры продолжают совершенствовать каждый, даже самый мелкий, узел автомобиля.

По конструкции насосы бывают роторные, шестеренные (с наружным и внутренним зацеплением шестерен) и шиберные (пластинчатые).

1. Самый простой шестеренный маслонасос представляет собой две шестерни с удлиненными зубьями, установленные в рабочей камере так, чтобы входить в зацепление. Одна из шестерен соединена с валом насоса, то есть является ведущей, вторая ведомая, вращается только благодаря зацеплению с первой. Моторное масло подхватывается шестернями во время вращения и переносится на противоположную сторону, в масляные каналы. Это схема насоса с наружным шестеренным зацеплением.

2. У шестеренного насоса с внутренним зацеплением конструкция другая. Его рабочий узел состоит из двух шестерен, вставленных друг в друга. При этом одна шестерня (большая) имеет зубцы на внутренней окружности, а вторая (меньшая) – на наружной. Этими зубцами шестерни входят в зацепление, образуя полость в форме полумесяца. Масло перекачивается при вращении внутренней шестерни, в результате чего внешняя шестерня тоже крутится, перемещая масло вместе с ведущей шестерней.

3. Роторный насос по принципу действия похож на шестеренный с внутренним зацеплением. У роторного тоже есть два вложенных друг в друга элемента (ротора) и перекачка масла тоже происходит благодаря их вращению.

4. Шиберный насос представляет собой рабочую камеру, в которую вставлен ротор цилиндрической формы с прорезями. В прорези вставлены плоские пластины-шиберы, способные свободно двигаться в этих прорезях. Когда ротор вращается, пространство между ним стенками рабочей камеры делится на сектора. Эти сектора захватывают порции жидкости и переносят ее в нагнетательный канал. Конструкция шиберного насоса позволяет регулировать его производительность, смещая статор и таким образом меняя объем рабочей камеры.

Шиберный насос

По адаптивности различают регулируемые и нерегулируемые типы насосов.

1. У первых есть возможность менять производительность в зависимости от того, какая у двигателя на данный момент есть потребность в смазке. Регулируемые насосы гарантируют, что в любое время мотор будет получать столько масла, сколько ему надо.

2. Производительность нерегулируемых насосов зависит исключительно от скорости вращения коленвала. Для большинства автомобилей этого вполне достаточно, если не тюнинговать их для гонок. Чтобы при наборе мощности двигателя не создать слишком высокого давления в системе смазки, у нерегулируемых насосов предусмотрен редукционный клапан. Он открывается, когда давление доходит до критической точки, и часть масла уходит обратно в картер, то есть служит для стабилизации давления в системе смазки.

Типы привода насоса бывают электрические и механические.

1. Электрические маслонасосы встречаются довольно редко как конструктивное решение. Используются они в турбированных двигателях, рассчитанных на высокие (спортивные) нагрузки. Электропривод нужен для того, чтобы насос продолжал работать после того, как двигатель остановится, охлаждая раскаленную турбину.
2. Механические масляные насосы с приводом от коленвала двигателя используются в большинстве автомобилей. Привод может быть ременным или зубчатым, это зависит от конструкторского решения. Скорость работы насоса (и его продуктивность в единицу времени) зависят от нагрузки на двигатель. В этом есть своя логика: чем быстрей работает мотор, тем больше ему нужно охлаждение, очистка и смазка.

Принцип работы некоторых масляных насосов

Где стоит масляный насос? Если говорить о системе смазки с “мокрым” картером, то есть обычной, то в ней насос стоит внизу, подавая масло в систему из картера, снизу вверх. Если это нерегулируемый тип насоса, то при создании избыточного давления лишнее масло будет сливаться через редукционный клапан обратно в картер. На обычный двигатель достаточно одного насоса.

Расположение масляного насоса вместе с другими элементами двигателя: (1 – масляный насос; 2 – прокладка масляного насоса; 3 – приемник масляного насоса; 4 – прокладка картера; 5 – картер; 6 – датчик положения коленчатого вала)

Система смазки с сухим картером, когда для масла предусмотрен отдельный резервуар, устанавливается на мощные спортивные автомобили, а значит, рассчитывается на высокую нагрузку. На такой двигатель могут ставиться два и даже три масляных насоса, поскольку на максимальной скорости такой двигатель требует и охлаждения, и смазки.

Принцип работы масляного насоса: шестеренный, роторный, регулируемый

Роторные масляные насосы состоят из двух роторов – ведущего и ведомого, помещенных в единый корпус. Принцип работы масляного насоса роторного типа: сначала происходит всасывание масла в насос, затем оно захватывается лопастями роторов и нагнетается в систему. Как и в шестеренном насосе предусмотрена защита при повышении давления за счет редукционного клапана. Такая конструкция свойственна нерегулируемому роторному насосу.

Регулируемый масляный насос роторного типа имеет более совершенную конструкцию. Он обладает несомненным преимуществом, поскольку способен обеспечить постоянное давление во всем диапазоне частоты вращения коленчатого вала. Технически функция регулирования давления обеспечивается за счет изменения объема полости между ведущим и ведомым ротором при повороте статора.

Использование регулируемых насосов позволяет:

• снизить величину потребляемой мощности;
• уменьшить количество вспениваемого масла;
• уменьшить износ оборудования.

Принцип работы масляного насоса роторного регулируемого типа состоит в следующем. Увеличение частоты вращения коленчатого вала приводит к падению давления в системе, потребность в новом масле растет. Падение давления приводит к сдвиганию статора регулировочной пружиной. Положение ведомого ротора изменяется. В результате этого объем всасывающей полости увеличивается и растет производительность.

Если частота вращения коленчатого вала снижается, то уменьшается расход масла, а давление в системе повышается. Повышенное давление сжимает регулировочную пружину, которая изменяет положение статора, перемещается и ротор. В результате уменьшается объем всасывающей жидкости и снижается производительность насоса.

Масляные насосы достаточно широко используются в различном оборудовании, включая установки компании GlobeCore для обработки различных типов масел.

На этом видео видно, как циркулирует трансформаторное масло под воздействием насосов:

Особенности системы смазки ЗМЗ-409

Система смазки двигателя комбинированная: масло подается к трущимся поверхностям деталей под давлением и разбрызгиванием

Система смазки состоит из масляного картера, масляного насоса с приемным патрубком и редукционным клапаном, привода масляного насоса, масляных каналов в блоке, головке блока и коленчатом валу, полнопоточного масляного фильтра, указателя уровня масла, крышки маслоналивной горловины, датчиков давления масла.

На указатель уровня масла нанесены метки «П» и «0» соответственно верхнего и нижнего уровней.

Уровень масла должен находиться между этими метками.

Циркуляция масла происходит следующим образом.

Насос засасывает масло из картера и по каналу в блоке подводит его к полнопоточному фильтру.

После фильтра масло поступает в главную масляную магистраль и через каналы в блоке смазывает коренные и шатунные подшипники коленчатого вала, поршневые пальцы, подшипники распределительных валов, промежуточного вала и валика привода масляного насоса, а также винтовые шестерни привода масляного насоса.

От верхнего подшипника валика привода масляного насоса масло через поперечные сверления и внутреннюю полость валика подается для смазки нижнего подшипника валика и опорной поверхности ведомой шестерни привода.

Шестерни привода масляного насоса смазываются струей масла через сверление в главной масляной магистрали.

Для охлаждения поршня масло через отверстие в верхней головке шатуна разбрызгивается на днище поршня.

Из главной масляной магистрали через канал в блоке масло поступает в головку блока цилиндров, смазывает опоры распределительных валов и подводится к гидронатяжителю цепи второй ступени привода распределительных валов, к гидротолкателям и датчикам давления масла.

Вытекая из зазоров и стекая в картер в передней части головки блока цилиндров, масло смазывает цепи, рычаги натяжного устройства и звездочки привода распределительных валов.

Контроль давления масла осуществляется датчиком давления и указателем в комбинации приборов.

Кроме того, система снабжена датчиком и сигнальной лампой аварийного падения давления масла.

Она загорается по достижении давления в системе 40–80 кПа (0,4–0,8 кгс/см2).

Датчики давления ввернуты в штуцер, установленный в масляный канал головки блока цилиндров.

Масляный насос односекционный, шестеренчатого типа установлен внутри масляного картера и приводится от промежуточного вала парой винтовых шестерен.

Корпус насоса и приемный патрубок изготовлены из алюминиевого сплава, перегородка — из чугуна, шестерни — из металлокерамики.

Для охлаждения масла в систему включен масляный радиатор с предохранительным клапаном, а для очистки масла служит полнопоточный масляный фильтр.

Центробежные масляные насосы

Единственный агрегат для жидкостей с повышенной вязкостью, основанный на динамическом принципе действия. Конструктивно представляет собой корпус, внутри которого вращается колесо с лопатками специальной закругленной формы.

Создают очень большую скорость потока и отличный напор жидкости в системе, однако, давление едва достигает 20 – 30 МПа, что легко компенсируется монтажом второй и третьей ступени на тот же приводной вал.

Существенной особенностью большинства объемных масляных насосов является повышенная чувствительность к загрязненной абразивными частицами рабочей жидкости, которая приводит к их износу и выходу из строя

Поэтому особое внимание обращают на установку разнообразных фильтрующих элементов в систему и своевременную их очистку с рекомендуемой периодичностью

Усложнение конструкции

На примере дизельного двигателя объемом 2,5 л от VW можно увидеть, насколько сложнее стала схема работы смазочной системы современного двигателя. Давайте рассмотрим предназначение каждого из элементов.

• Двухступенчатый масляный насос шестеренчатого типа с внутренним зацеплением. Устанавливается в поддоне картера.
• Клапан регулировки давления масла. С помощью электромагнитного клапана ECU (Engine Control Module) направляет масло в разные каналы, переключая тем самым режимы работы масляного насоса. При регулировании производительности учитывается нагрузка на двигатель, температура охлаждающей жидкости, обороты коленчатого вала и сигналы с АКПП. При подаче управляющего сигнала клапан открывается, пропуская масло в каналы первой ступени (давление в системе порядка 1,8 атмосфер). При отсутствии управляющей «массы» возвратная пружина возвращает клапан в исходное положение, изменяет направление протекания масла, поднимая давление в системе до 3,3-4 Атм.

Изменение производительности позволяет снизить механические потери, затрачиваемые на смазывание и охлаждение трущихся пар двигателя. Такое решение повышает общий КПД двигатели, уменьшая количество вредных выбросов.

• Обратные клапаны в возвратных трубопроводах. Пропускают смазку только в одном направлении и предотвращают полный слив масла из каналов после остановки двигателя. Заполненные каналы позволяют избежать масляного голодания в первые секунды после запуска мотора.
• Предохранительный клапан. Открывается при холодном запуске, когда в системе развивается чрезмерное давление.
• Клапан малого контура циркуляции. Срабатывает при засорении фильтрующего элемента, открывая путь маслу в обход фильтра.
• Масляный охладитель. Через корпус теплообменника циркулирует масло и охлаждающая жидкость.
• Охладитель способствует поддержанию теплового баланса двигателя и препятствует перегреву масла.
• Клапан масляной форсунки. Открывается при достижении в системе расчетного давления, открывая магистраль к форсункам.
• Масляная форсунка. Разбрызгивает масло на днище поршня, отводя от него тепло.
• Редукционный клапан. Срабатывает при достижении в системе чрезмерного давления, защищает ГБЦ от лишнего масла.

Типы масляных насосов

По способу управления насосы бывают регулируемой и нерегулируемой конструкции. Нерегулируемые контролируют работу системы смазки при помощи редукционного клапана.

В регулируемых напор масляной жидкости регулируется посредством изменения продуктивности прибора. В зависимости от внутренней структуры, они делятся на насосы роторного и шестеренчатого типа.

Масляный насос шестеренчатый

Шестеренчатые насосы по принципу действия являются нерегулируемыми устройствами. По типу размещения шестерен и способу подачи масла они делятся на 2 вида:

1. С наружным зубчатым соединением.
2. С внутренним сцеплением.

Конструкция с наружным зацеплением состоит из корпуса, внутри которого размещаются ведомая и ведущая шестерни. Жидкость из поддона через всасывающий клапан подается в рабочую камеру устройства, откуда продавливается в фильтр и затем поступает в масляную магистраль.

Производительность механизма зависит от частоты вращения коленчатого вала. При увеличении числа оборотов выше установленного значения открывается редукционный клапан, который сбрасывает часть масла в картер двигателя. По такой схеме происходит регулирование давления смазки в системе.

Насос с внутренним сцеплением шестерен представляет собой механизм, состоящий из металлического кожуха, внутри которого вращается пара шестерен, расположенных друг над другом со смещением относительно центральной оси.

Диаметр ведомой шестерни меньше, чем у ведущей. За счет этого между ними образуется полость, внутри которой создается разряжение. Жидкость засасывается в рабочую камеру, и с помощью зубчатой передачи поднимается в масляные каналы.

Роторный масляный насос

Устройства роторного типа по своим конструктивным особенностям можно разделить на регулируемые и нерегулируемые механизмы. Принцип действия роторного нерегулируемого насоса напоминает работу шестеренчатого устройства, только вместо шестерен здесь установлены два ротора с небольшим количеством лопаток.

Жидкость закачивается в рабочую полость, захватывается лопастями и подается к выпускному отверстию. В нужный момент срабатывает редукционный клапан и регулирует давление в каналах блока цилиндров.

Наиболее совершенным механизмом считается регулируемый вид масляного насоса, который поддерживает постоянный напор при любой скорости вращения коленчатого вала. Такое преимущество роторный насос получил за счет добавления в конструкцию подвижного статора с изменяемой пружиной.

Контроль давления осуществляется посредством изменения размера свободного пространства между ведомым и ведущим элементом путем поворота подвижного ротора.

При повышении частоты вращения двигателя снижается давление масла в системе. Регулировочная пружина расправляется и уводит за собой статор. При этом размер рабочей полости увеличивается, и пропорционально возрастает количество захватываемой жидкости, а вместе с тем повышается производительность устройства.

При понижении скорости вращения двигателя давление в системе увеличивается, пружина сжимается и переводит статор в начальное положение, производительность маслонасоса восстанавливается.

Насосы типа МНШ-У

С 1969 года промышленность выпускает реверсивные обратимые мотор-насосы двух типоразмеров — МНШ-32У и МНШ-46У. Здесь индекс МНШ означает «мотор-насос шестеренный». Моторы-насосы могут работать как в качестве насосов правого или левого вращения так и как реверсивные гидромоторы. Чтобы переоборудовать мотор-насос в насос, нужно снять крышку и со стороны нагнетания извлечь вкладыш и специальное уплотнение.

Моторы-насосы МНШ-У созданы на базе серийных насосов типа НШ-У, поэтому они отличаются от насосов только тем, что в донышке корпуса мотор-насоса имеется коническое резьбовое отверстие для присоединения с помощью конического штуцера дренажного трубопровода (металлического или рукава высокого давления), предназначенного для отвода утечек от гидромотора в бак для рабочей жидкости гидросистемы. Конец трубопровода, присоединяемый к баку, должен находиться ниже уровня рабочей жидкости. Давление в дренажном трубопроводе не должно превышать 0,05МПа (0,5 кгс/см2).

При работе в режиме гидромотора мотор-насосы МНШ-32У и МНШ-46У при давлении 10 МПа (100 кгс/см2) развивают номинальную мощность на валу соответственно 7 кВт (9,5 л. с.) и 10,3 кВт (14 л. с.) и крутящий момент 48 Н-м (4,8 кгс-м) и 59 Н-м (5,9 кгс-м).

Неисправности масляного насоса

Масляный насос двигателя рассчитан на длительный срок эксплуатации, и поломки механизма случаются довольно редко. Однако ошибки в выборе смазочных материалов, экстремальный режим работы мотора, несоблюдение графика сервисного обслуживания может привести к появлению неисправностей, требующих срочного ремонта.

Поводом для ремонта перекачивающего устройства могут послужить следующие факторы:

• снижение уровня жидкости в поддоне двигателя;
• выход из строя датчиков контроля давления;
• использование некондиционных смазочных материалов;
• отказ редукционного клапана;
• нарушение целостности уплотнительной прокладки корпуса прибора;
• засор маслоприемника в картере мотора;
• поломка или загрязнение масляного фильтра;
• износ рабочих деталей насоса.

Устройство для перекачки масла работает в сложных условиях, постоянно испытывая на себе температурные и механические нагрузки. Со временем металлические детали изнашиваются, что приводит к нарушению рабочего цикла в системе смазки автомобиля.

В нерегулируемых механизмах – это поломка редукционного клапана, в регулируемых конструкциях – ослабление пружины, но общей причиной неисправностей для любых типов насоса является износ ведомой и ведущей шестерен.

Изнашивание шестеренок рабочего механизма приводит к увеличению зазора между соприкасающимися элементами. Возникает пробуксовка ведущей шестерни и люфт приводного валика, из–за чего касание зубьев происходит под определенным углом к поверхности.

Результатом такой работы являются трещины, сколы, раковины и др. В работе устройства начинает прослушиваться посторонний шум, скрежет, и на панели приборов загорается аварийная лампочка контроля давления масла.

После этого сигнала следует обязательно остановиться, заглушить двигатель, провести диагностику системы смазки и устранить неисправности.

Полезные советы

Вполне очевидно, что даже такое надежное решение, как масляный насос, имеет ограниченный срок служб. Само собой, чтобы увеличить ресурс, необходимо учитывать рассмотренные выше причины поломок маслонасоса. Понимание причин позволяет избежать подобных неприятностей.

Первое, всегда нужно менять масло и масляный фильтр регулярно, а также следить за уровнем моторного масла и его состоянием. Если видно, что масло сильно почернело, изменилась его вязкость, а также возникают проблемы с давлением масла на разных режимах работы ДВС, следует проверить смазку, а также работоспособность маслонасоса двигателя.

При необходимости осмотра и замены масляного насоса следует в обязательном порядке также заменить моторное масло и фильтр масла, а также тщательно почистить картер двигателя, проверить состояние редукционного клапана и маслозаборника. Еще рекомендуется выполнить полную промывку системы смазки перед заливкой свежего масла.