第9章 發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)
內(nèi)容提要
1.潤(rùn)滑系統(tǒng)的作用與類(lèi)型
2.潤(rùn)滑系統(tǒng)的組成、各部件結(jié)構(gòu)與工作原理
3.發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑劑(潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂)的主要性能與選用 |
第9章 發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)
9.1 潤(rùn)滑系統(tǒng)的作用與類(lèi)型
9.1.1 潤(rùn)滑系統(tǒng)的作用
減摩(曲軸7000r/min的高速旋轉(zhuǎn),一旦缺少潤(rùn)滑,馬上燒熔“抱軸”;活塞與活塞環(huán)在氣缸中高速往復(fù)運(yùn)動(dòng),其線速度高達(dá)17~23m/s,易造成發(fā)熱而“拉缸”)。降低功率消耗,減輕機(jī)件磨損。
還兼有冷卻、清潔、密封、防氧化銹蝕功能。
9.1.2 潤(rùn)滑方式
圖9-1 潤(rùn)滑系總體組成
1-搖臂軸 2-凸輪軸 3-節(jié)流孔 4-曲軸 5-機(jī)油濾清器 6-機(jī)油泵 7-限壓閥 8-機(jī)油集濾器 9-油底殼 10-曲軸主軸承 |
1.壓力潤(rùn)滑:以一定的壓力把潤(rùn)滑油供入摩擦表面的潤(rùn)滑方式。潤(rùn)滑可靠,但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。主要用于曲軸主軸承、連桿軸承及凸輪軸承等負(fù)荷較大的摩擦表面的潤(rùn)滑。
2.飛濺潤(rùn)滑:利用發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)零件撞擊機(jī)油濺起來(lái)的油滴或油霧潤(rùn)滑摩擦表面的潤(rùn)滑方式。該方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但可靠性較差。主要用于負(fù)荷較輕的氣缸壁面和配氣機(jī)構(gòu)的凸輪、挺柱、氣門(mén)桿、搖臂等零件的工作表面。
3.潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑:通過(guò)定期加注潤(rùn)滑脂來(lái)潤(rùn)滑零件工作表面的方式。如水泵及發(fā)電機(jī)軸承等。
9.2 潤(rùn)滑系統(tǒng)的組成
9.2.1 潤(rùn)滑系總體組成
一般由油底殼、機(jī)油集濾器、機(jī)油泵、機(jī)油濾清器、機(jī)油冷卻器等組成。圖9-1為一本田轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)。
9.2.2 潤(rùn)滑系部件結(jié)構(gòu)原理
1. 油底殼 用于存儲(chǔ)潤(rùn)滑油。它由薄鋼板沖壓而成,為防止?jié)櫥蜐B漏,其與機(jī)體結(jié)合面加墊片和密封膠密封。
2. 機(jī)油集濾器 它安裝在油底殼
圖9-2 機(jī)油集濾器
a)濾網(wǎng)未堵塞 b)濾網(wǎng)堵塞
1-浮筒罩 2-濾網(wǎng) 3-浮筒 4-吸油管 5-固定油管 |
潤(rùn)滑油的入口,用來(lái)濾除潤(rùn)滑油中粗大的雜質(zhì)。
機(jī)油集濾器有浮式和固定式兩種。浮式集濾器(圖9-2)的浮筒3能隨著油底殼油平面高低浮動(dòng),始終浮在油面上,以吸入上層干凈的機(jī)油。濾網(wǎng)2采用金屬絲編織,有彈性,中央有環(huán)口,一般情況下,借助濾網(wǎng)彈性,環(huán)口壓緊在浮筒罩1上。浮筒罩邊緣有缺口,浮筒罩與浮筒裝合后形成進(jìn)油狹縫。
正常工作時(shí),機(jī)油從油底殼經(jīng)進(jìn)油狹縫、濾網(wǎng)進(jìn)入吸油管(圖9-2a),大雜質(zhì)被濾網(wǎng)濾除。當(dāng)濾網(wǎng)被雜質(zhì)堵塞時(shí),濾網(wǎng)上方真空度提高,將濾網(wǎng)吸向上方,環(huán)口離開(kāi)浮筒罩,機(jī)油經(jīng)進(jìn)油狹縫和環(huán)口直接進(jìn)入吸油管(圖9-2b),以防供油中斷。
浮式集濾器由于浮在機(jī)油面上,容易吸入油面的泡沫而使機(jī)油壓力下降,可靠性差。而固定式集濾器的浮筒淹沒(méi)在油面下,其它結(jié)構(gòu)與浮式集濾器類(lèi)似。它工作可靠,但容易吸入油底殼底部雜質(zhì)。
1-機(jī)油泵體 2-機(jī)油泵被動(dòng)齒輪 3-襯套 4-卸壓槽 5-驅(qū)動(dòng)軸 6-機(jī)油泵主動(dòng)齒輪 A-進(jìn)油腔 B-過(guò)渡油腔 C-出油腔 |
3.機(jī)油泵 用于將油底殼中的機(jī)油吸出,并以一定壓力壓向各潤(rùn)滑部位。按其結(jié)構(gòu)不同分為齒輪式和轉(zhuǎn)子式兩種,齒輪式又分外接齒輪式和內(nèi)接齒輪式兩種。
(1)外接齒輪式機(jī)油泵(圖9-3)
為了防止封閉在輪齒徑向間隙內(nèi)的油壓過(guò)高引起的工作阻力加大和機(jī)油泵軸襯套加快磨損,在泵蓋上加工有卸壓槽4,使輪齒徑向間隙內(nèi)的機(jī)油經(jīng)卸壓槽流入出油腔。
在機(jī)油泵齒輪與泵蓋之間加有墊片密封,同時(shí)可以通過(guò)調(diào)整墊片厚度,調(diào)整齒輪端面間隙在0.05~0.20mm,該間隙過(guò)大,機(jī)油壓力下降,泵油量減少。
(2)內(nèi)接齒輪式機(jī)油泵(圖9-4) 外齒輪5為主動(dòng)齒輪,套在曲軸前端,通過(guò)花鍵套8直接由曲軸驅(qū)動(dòng)。內(nèi)齒輪6為從動(dòng)齒輪,安裝在機(jī)油泵體內(nèi),泵體固定在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體前端。當(dāng)主動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí),帶動(dòng)從動(dòng)齒輪齒輪旋轉(zhuǎn),進(jìn)油容積由小變大,不斷進(jìn)油;出油容積不斷由大變小,油壓升高。這種齒輪泵直接由曲軸驅(qū)動(dòng),
圖9-5 轉(zhuǎn)子式機(jī)油泵
1-發(fā)動(dòng)機(jī)體 2-機(jī)油泵體 3-外轉(zhuǎn)子 4-內(nèi)轉(zhuǎn)子 5-驅(qū)動(dòng)軸 6-安全閥 7-出油孔 A-進(jìn)油腔 B-過(guò)渡油腔 C-出油腔 |
無(wú)需中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。所以零件數(shù)少,體積小,成本低,但泵油效率較低。
圖9-4 內(nèi)接齒輪式機(jī)油泵
a)結(jié)構(gòu) b)工作原理
1-安全閥彈簧 2-安全閥柱塞 3-曲軸前油封 4-機(jī)油泵體 5-主動(dòng)外齒輪 6-從動(dòng)外齒輪 7-O形密封圈 8-花鍵套 |
(3)轉(zhuǎn)子式機(jī)油泵(圖9-5) 它由內(nèi)外轉(zhuǎn)子等零件組成。內(nèi)轉(zhuǎn)子4有多個(gè)凸齒,外形為次擺線,固定在機(jī)油泵傳動(dòng)軸上,由機(jī)油泵齒輪驅(qū)動(dòng)。外轉(zhuǎn)子3有比內(nèi)轉(zhuǎn)子多一個(gè)的凹齒,它自由地安裝在機(jī)油泵體2內(nèi),并與內(nèi)轉(zhuǎn)子嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)。內(nèi)外轉(zhuǎn)子有一定偏心距,它們與機(jī)油泵體和泵蓋組成了進(jìn)油腔A、過(guò)渡油腔B和出油腔C。
機(jī)油泵工作時(shí),內(nèi)轉(zhuǎn)子帶動(dòng)外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),進(jìn)油腔容積不斷由小變大,腔內(nèi)產(chǎn)生一定真空度,潤(rùn)滑油從油底殼被吸入進(jìn)油腔。隨后經(jīng)過(guò)過(guò)渡油腔,再進(jìn)入出油腔C,出油腔容積由大變小,使?jié)櫥蛪毫ι?,再送往各?rùn)滑油道。
a) 濾清器 b) 紙濾芯總成
1-安全閥 2-紙濾芯 3-密封圈 4-來(lái)自機(jī)油泵的機(jī)油 5-過(guò)濾后的機(jī)油 6-防漏閥 |
4.安全閥 機(jī)油泵由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高時(shí),機(jī)油泵運(yùn)轉(zhuǎn)速度加快,輸油量增加,機(jī)油壓力升高。為了防止壓力過(guò)高,在潤(rùn)滑油路中(有的直接在機(jī)動(dòng)泵上或?yàn)V清器上)設(shè)置有安全閥6(圖9-5)。當(dāng)機(jī)油壓力超過(guò)規(guī)定值時(shí),安全閥打開(kāi),多余的潤(rùn)滑油經(jīng)安全閥流回機(jī)油泵的進(jìn)油腔或流回油底殼。
5.機(jī)油濾清器 它用來(lái)濾除潤(rùn)滑油中的金屬屑、機(jī)械雜質(zhì)和潤(rùn)滑油氧化物。
機(jī)油濾清器若串聯(lián)安裝在機(jī)油泵與主油道之間,所有機(jī)油經(jīng)過(guò)濾清器過(guò)濾,稱該濾清器為全流式濾清器;若濾清器與主油道并聯(lián)安裝,只有一部分機(jī)油經(jīng)過(guò)濾清器過(guò)濾,稱該濾清器為分流式濾清器;有的發(fā)動(dòng)機(jī)兩種濾清器都有(如重型貨車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)),全流式濾清器作為粗濾器,濾除機(jī)油中直徑為0.05mm以上的較大雜質(zhì)后,再進(jìn)入主油道,潤(rùn)滑各運(yùn)動(dòng)零件表面;分流式濾清器作為細(xì)濾清器,濾除機(jī)油中直徑為0.001mm以上的細(xì)小雜質(zhì)后,再返回油底殼。
全流式濾清器外殼內(nèi)安裝有紙濾芯總成(圖9-6b),機(jī)油泵來(lái)的機(jī)油從濾芯外圍進(jìn)入濾清器中心,過(guò)濾后的干凈機(jī)油經(jīng)出油口進(jìn)入主油道。
1-拉桿螺母 2-安全閥彈簧 3-安全閥 4-橡膠墊 5-殼體 6-外(粗)濾芯 7-內(nèi)(細(xì))濾芯 8-橡膠下油封 9-橡膠密封圈 10-濾芯底座彈簧 11-拉桿螺拴 12-橡膠上油封 13-密封圈 14-鎖緊螺母 15-旁通閥 16-旁通閥彈簧 17-濾清器蓋 |
濾清器使用一定時(shí)間后,濾芯外留下了較多雜質(zhì),應(yīng)該按說(shuō)明書(shū)要求及時(shí)更換新濾清器。為了防止用戶未及時(shí)更換新濾清器造成濾芯堵塞,發(fā)動(dòng)機(jī)缺機(jī)油的嚴(yán)重后果,在濾清器中設(shè)置有安全閥1,當(dāng)濾芯堵塞,機(jī)油壓力升高時(shí),能克服彈簧的壓力,頂開(kāi)安全閥,直接進(jìn)入主油道。
濾清器的濾芯材料有紙質(zhì)、鋸末和金屬等,以紙質(zhì)濾芯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、體積小、濾清效果好、成本低、保養(yǎng)方便,得到廣泛應(yīng)用。
為了提高機(jī)油過(guò)濾效果,有的發(fā)動(dòng)機(jī)采用雙濾芯(圖9-7),稱復(fù)合濾清器。正常情況下,從機(jī)油泵來(lái)的機(jī)油經(jīng)進(jìn)油口進(jìn)入外濾芯(粗濾芯)6,再進(jìn)入內(nèi)濾芯(細(xì)濾芯)7,然后經(jīng)中心油道從出油口流向主油道。
當(dāng)內(nèi)濾芯堵塞時(shí),內(nèi)濾芯前后壓差達(dá)0.09~0.1MPa時(shí),旁通閥15打開(kāi),機(jī)油從旁通閥流向主油道;當(dāng)外濾芯堵塞時(shí),外濾芯前后壓差達(dá)0.2~0.25MPa時(shí),安全閥3打開(kāi),機(jī)油從安全閥流向主油道。
6.機(jī)油冷卻器 機(jī)油在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體內(nèi)循環(huán),溫度高達(dá)95℃以上,尤其是熱負(fù)荷較高的發(fā)動(dòng)機(jī)。過(guò)高的溫度使機(jī)油粘度下降,不利于在摩擦表面形成油膜潤(rùn)滑,同時(shí)加快機(jī)油氧化變質(zhì),失去作用,所以有些發(fā)動(dòng)機(jī)帶有機(jī)油冷卻器。
機(jī)油冷卻器分風(fēng)冷和水冷兩種。風(fēng)冷式機(jī)油冷卻器安放在發(fā)動(dòng)機(jī)前部,其結(jié)構(gòu)與冷卻系統(tǒng)的散熱器相似(見(jiàn)8.2),靠汽車(chē)行駛時(shí)迎面風(fēng)對(duì)機(jī)油進(jìn)行冷卻。
1-冷卻器殼體 2-冷卻器芯 3-安全閥 4-機(jī)油濾清器 |
水冷式機(jī)油冷卻器靠冷卻液冷卻。如圖9-8所示,在全流式機(jī)油濾清器4上帶有水冷式機(jī)油冷卻器,從冷卻系統(tǒng)散熱器出水管引來(lái)的冷卻液在冷卻器芯2的外面流過(guò),而從機(jī)油泵來(lái)的機(jī)油經(jīng)冷卻器芯進(jìn)入機(jī)油濾清器過(guò)濾,再經(jīng)冷卻器芯流出,在冷卻器內(nèi)進(jìn)行熱交換。
9.2.3 潤(rùn)滑油路
圖9-9 發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油路示意圖 |
9.3 潤(rùn)滑劑
汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑劑有潤(rùn)滑油(機(jī)油)和潤(rùn)滑脂(黃油)兩類(lèi)。
9.3.1 潤(rùn)滑油
1. 潤(rùn)滑油的主要性能
(1)粘度 是指潤(rùn)滑油受外力作用移動(dòng)時(shí),分子間產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力大小。它是潤(rùn)滑油分級(jí)和選用的主要依據(jù)。粘度過(guò)小,在高溫、高壓下容易從摩擦表面流失,不能形成足夠厚度的油膜;粘度過(guò)大,冷起動(dòng)阻力增加,起動(dòng)困難,潤(rùn)滑油不能及時(shí)被泵送到摩擦表面,導(dǎo)致起動(dòng)磨損嚴(yán)重。
(2)粘溫性 是指潤(rùn)滑油粘度隨溫度而變化的特性。發(fā)動(dòng)機(jī)從起動(dòng)到滿負(fù)荷工作,溫度變化范圍大,導(dǎo)致潤(rùn)滑油溫度變化大于100℃。若潤(rùn)滑油的粘度隨溫度變化太大,就會(huì)使高溫時(shí)粘度太低,而低溫時(shí)粘度太高,影響正常潤(rùn)滑。
(3)氧化安定性 是指潤(rùn)滑油抵抗氧化作用不使其性質(zhì)發(fā)生永久變化的能力。潤(rùn)滑油工作溫度高達(dá)95℃,產(chǎn)生氧化后,顏色變暗,粘度增加,酸性增大,并產(chǎn)生膠狀沉積物。氧化變質(zhì)的潤(rùn)滑油將腐蝕發(fā)動(dòng)機(jī)零件,甚至破壞發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作。
(4)其它性能 如極壓性、防腐性、起泡性、清凈分散性等,它們對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑都產(chǎn)生一定的影響,需要加入各種添加劑,保證潤(rùn)滑油的性能。
2. 潤(rùn)滑油的分類(lèi) 我國(guó)潤(rùn)滑油分以下3類(lèi)(GB/T7631.3-1995)
(1)汽油機(jī)油 SC、SD、SF、SG、SH六個(gè)級(jí)別;
(2)柴油機(jī)油 CC、CD、CD-Ⅱ、CE、CF-4五個(gè)級(jí)別;
(3)二沖程汽油機(jī)油 ERA、ERB、ERC、ERD四個(gè)級(jí)別。
級(jí)號(hào)越后,使用性能越好,適用于新機(jī)型或強(qiáng)化程度高的發(fā)動(dòng)機(jī)。
每一種級(jí)別又有若干種單一粘度等級(jí)和多粘度等級(jí)的潤(rùn)滑油牌號(hào)。例如,CC級(jí)潤(rùn)滑油有三個(gè)單一粘度等級(jí)(30、40和50 號(hào))和六個(gè)多粘度等級(jí)(5W/30、5W/40、10W/30、10W/40、15W/40和20W/40)的潤(rùn)滑油牌號(hào)。
單一粘度等級(jí)的潤(rùn)滑油粘溫性較差,只適應(yīng)某一溫度范圍使用。多粘度等級(jí)的潤(rùn)滑油粘溫性好,適應(yīng)溫度范圍寬。
3.潤(rùn)滑油的選用
(1)汽油機(jī)選擇汽油機(jī)機(jī)油,柴油機(jī)選擇柴油機(jī)機(jī)油,二沖程汽油機(jī)選擇相應(yīng)機(jī)油。這是因?yàn)椴煌l(fā)動(dòng)機(jī)工作原理、工作條件不同所致。
(2)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)化程度選用合適的潤(rùn)滑油使用等級(jí)。
柴油機(jī)的強(qiáng)化程度用系數(shù)K表示,按下式計(jì)算
K=PmeCm
式中 Pme—?dú)飧變?nèi)氣體平均有效壓力(MPa);
Cm--活塞平均速度(m/s);
--沖程系數(shù)(四沖程 =0.5,二沖程 =1)。
當(dāng)K≤50時(shí),選用CC級(jí)潤(rùn)滑油;K>50時(shí),應(yīng)選用CD級(jí)潤(rùn)滑油。
圖9-10 發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油選用 |
(3)根據(jù)氣溫選用適當(dāng)粘度等級(jí)的潤(rùn)滑油,可參見(jiàn)圖9-10選擇。具體機(jī)型應(yīng)按使用說(shuō)明書(shū)進(jìn)行機(jī)油選用與保養(yǎng)。
9.3.2 潤(rùn)滑脂
潤(rùn)滑脂具有良好的粘附性,在常溫下可附著于垂直表面而不流淌,可以在敞開(kāi)或密封不良及受壓較大的摩擦部位工作,并有防水、防塵、密封作用。
汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)主要在水泵軸承及發(fā)電機(jī)軸承使用潤(rùn)滑脂。目前普遍推薦使用的是通用鋰基潤(rùn)滑脂,它具有良好的高低溫適應(yīng)性,可在-30~120℃的溫度范圍內(nèi)使用,具有良好的抗水性、防銹性、安定性和潤(rùn)滑性,在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的水泵及發(fā)電機(jī)軸承使用,不變質(zhì),不流失,保證潤(rùn)滑。
本章小結(jié)
1.潤(rùn)滑系統(tǒng)具有的減輕機(jī)件磨損、減小摩擦損失、降低功率消耗的作用,還具有密封、冷卻、清潔和防氧化銹蝕功能。
2.汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑有壓力潤(rùn)滑、飛濺潤(rùn)滑和潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑三種方式。曲軸主軸承、連桿軸承及凸輪軸承等負(fù)荷較大的摩擦表面采用壓力潤(rùn)滑;負(fù)荷較輕的氣缸壁面和配氣機(jī)構(gòu)的凸輪、挺柱、氣門(mén)桿、搖臂等采用飛濺潤(rùn)滑;水泵及發(fā)電機(jī)軸承采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。
3.發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)一般由油底殼、機(jī)油集濾器、機(jī)油泵、機(jī)油濾清器和機(jī)油冷卻器等組成。為了保證可靠潤(rùn)滑,在機(jī)油泵和機(jī)油濾清器等部件上安裝有相應(yīng)的安全閥門(mén)和旁通閥門(mén)。
4. 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑劑有潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂兩類(lèi)。潤(rùn)滑油的粘度、粘溫性、氧化安定性等對(duì)使用性能影響較大。我國(guó)潤(rùn)滑油分汽油機(jī)機(jī)油、柴油機(jī)機(jī)油和二沖程汽油機(jī)機(jī)油3大類(lèi),每類(lèi)又分若干級(jí)別和牌號(hào)。潤(rùn)滑油的選用應(yīng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型、強(qiáng)化程度及氣溫等條件確定。潤(rùn)滑脂主要應(yīng)用于水泵軸承及發(fā)電機(jī)軸承,一般推薦使用通用鋰基潤(rùn)滑脂。 |
【復(fù)習(xí)思考題】
1.名詞解譯:壓力潤(rùn)滑、飛濺潤(rùn)滑、全流式濾清器、分流式濾清器、潤(rùn)滑油的粘度、粘溫性、氧化安定性。
2. 潤(rùn)滑系統(tǒng)作用有哪些?車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)有哪幾種潤(rùn)滑方式?
3. 潤(rùn)滑系統(tǒng)一般由哪些零部件組成?各有何功用?
4. 轉(zhuǎn)子式和齒輪式機(jī)油泵結(jié)構(gòu)與工作原理各有什么特點(diǎn)?
5. 復(fù)合濾清器中的安全閥和旁通閥各起什么作用?
6. 采用雙機(jī)油濾清器時(shí),它們是并聯(lián)還是串聯(lián)于潤(rùn)滑油路中?為什么?
7.畫(huà)出所拆發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑油路示意圖。
8.我們應(yīng)該如何合理選用發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑劑?
發(fā)表于 @ 2008年06月05日 10:37:00 |點(diǎn)擊數(shù)()