Для чего нужна центрифуга на двигателе?

Центрифуга или масляный фильтр?

Последнее время, желая сэкономить, владельцы тракторов всё чаще задаются вопросом «Что лучше и экономичнее в работе, центрифуга или масляный фильтр»? Давайте разберемся и постараемся ответить на этот вопрос в данной статье.

Начнём с того, что на тракторах боле раннего года выпуска очистка масла была предусмотрена с помощью центробежного маслоочистителя (центрифуги). Такое название фильтр получил благодаря особенности своего действия.

Суть в том, что масло очищается под действием центробежной силы, узел представляет собой ротор, который раскручивается давлением масла от общего масляного насоса и очищает масло от примесей и мелких частиц.

Устройство и принцип работы центрифуги

От масляного насоса неочищенное масло под давлением поступает в центрифугу по каналу в корпусе, далее проходит к насадке через кольцевой канал и отверстия в оси, закреплённой винтом. Через отверстия насадки, приобретая вращательное движение, струи масла образуют активный момент, который заставляет ротор вращаться в направлении движения струй. Далее через отверстия в остове ротора смазка попадает в полость внутреннего стакана, откуда поднимается вверх, отражаясь от буртика остова. Центробежная сила отбрасывает загрязняющие частички к внутренним стенкам ротора. Через отверстия в верхней части остова очищенное масло с ускорением выбрасывается во внутренний канал оси, в результате чего возникает реактивная сила, которая приводит ротор к вращению.

Таким образом, ротор центрифуги вращается за счет суммарной энергии двух потоков масла: активного и реактивного. Пройдя путь очистки, масло поступает в главную масляную магистраль дизеля.

Перепускной клапан центрифуги поддерживает давление масла в роторе. Если при входе в ротор оно повышается до 0,65 МПа (при густом масле или загрязненном роторе), клапан открывается и неочищенное масло сливается в картер двигателя. У некоторых двигателей масло перепускается в главную масляную магистраль, минуя центрифугу. Перепускной клапан винтом регулируется на давление 0,65…0,70 Мпа.

Радиаторный клапан необходим для перепуска холодного масла, минуя масляный радиатор в масляные каналы двигателя. Радиаторный клапан не регулируется

Сливной клапан предназначен для слива излишков очищенного масла в картер при повышении давления в каналах. Клапан регулируют винтом до нормального давления масла в системе. Устройство этих клапанов идентично устройству клапанов масляного насоса.

Данная система очистки масла достаточно конструктивно сложная зато, она достаточно эффективно справляется со своей задачей по очистке масла в разных условиях работы двигателя.

Для сравнения, при разборке центрифуги и масляного фильтра, отработавших одинаковое количество моточасов, в центрифуге осаждается грязи больше, чем в масляном фильтре. Однако центрифуга требует особого ухода в процессе эксплуатации. Очистку ротора масляного центробежного фильтра производят через каждые 120 или 240 часов работы. Это достаточно трудоёмкое и маркое мероприятие, которое можно отнести к её минусам. При поломке узла его ремонт будет проблематичным, так как детали не так просто можно найти, а замена новой центрифуги понесет за собой значительные затраты.

Так же существует мнение, что за счёт большой центробежной силы центрифуга не только отфильтровывает механические примеси, но так же она фильтрует из масла необходимые в нём присадки, что так же относят к ее минусам. Ещё одним недостатки в центрифуге, это на штуцере срывается резьба, однако такая же беда может случиться и с масляным фильтром, этот недостаток общий у обеих систем очистки масла.

Разберем второй вариант системы очистки масла.

Двигателя тракторов последних моделей исполнения оборудуются вместо центрифуги полнопоточным масляным фильтром, имеющим сменный не разборный картридж.

Фильтр абсолютно взаимозаменяем, и при желании он устанавливается в то же посадочное место взамен центрифуги. Корпус фильтра также оборудован регулируемым сливным клапаном, который настраивается в том же порядке что и на центрифуге.

Преимуществом фильтра является простота конструкции и неприхотливость в обслуживании.

Так же, установив масляный фильтр, удаётся избежать такой неприятности как потеря давления, в следствие того, что масло поступает в него напрямую от масляного насоса в масляную магистраль двигателя. Отработавший фильтрующий элемент достаточно легко подвергается замене, он доступен к приобретению и его замена не несет больших затрат времени и средств.

Для сравнения, при разборке центрифуги и масляного фильтра, отработавших одинаковое количество моточасов в центрифуге осаждается грязи больше чем в масляном фильтре, в том числе и необходимые присадки. Но в фильтрующем элементе масляного фильтра заводом производителем предусмотрена именно такая структура, которая будет отфильтровывать только те элементы и механические частички в масле, которые могут навредить вашему двигателю.

На утверждения, что центрифуга работает более эффективно в очистке масла, можно сказать, что с учётом использования современных марок моторных масел и качественных сменных фильтрующих элементов установка фильтра взамен центрифуги никак не повлияет на ресурс дизеля, а ещё и упростит обслуживание трактора и избавит от проблем с давлением
Основываясь на выше перечисленных плюсах и минусах двух разных систем очистки масла, каждый для себя может сделать выбор, какой из них отдать свое предпочтение.

Система электрооборудования автомобиля

Система смазки и ее назначение

Система смазки (СС) предназначена для бесперебойной подачи масла к трущимся деталям дизеля с целью умешения трения и износа деталей, а также для отвода от них тепла и продуктов износа.

Система смазки дизеля комбнированая:

часть деталей смазывается под давлением , часть – разбрызгиванием. Под давлением масло подается к коренным и шатунным подшибникам коленвала, подшипникам распредвала, клапаному мех., втулкам промежуточной шестерни , к шестерни топливного насоса, а также топливному насосу и турбокомпрессору. Остальные детали дизеля – гильзы, поршни, кольца, поршневые пальцы, кулачки распредвала, толкатели, шестерни и др. смазываются маслом, вытекающим из подшипников и разбрызгиванием из картера дизеля.

К смазочной системе относятся: масляный насос с маслоприёмником, полнопоточная центрифуга, масляный радиатор, маслоканалы и маслопроводы. На дизеле еще установлен масляный фильтр для дополнительной фильтрации масла, поступающего в турбокрмпрессор.

Подшипники вала муфты сцепления и водяного насоса смазываются антифрикционной смазкой.

Масляный насос

Масляный насос служит для забора масла из крышки картера и подачи его к трущимся деталям.

Масляный насос шестеренчатого типа расположен в передней части картера и приводится во вращение от шестерни коленвала. на валике с помощью шпонки установлена шестерня привода масляного насоса, находящаяся в постоянном зацеплении с шестерней коленчатого вала дизеля. Валик ведущей шестерни вращается в двух втулках, одна из которых запрессована в корпус насоса, а другая – в крышку. Для обеспечения соосности опор валика ведущей шестерни корпус и крышка масляного насоса штифтуется совместно, поэтому перестановка крышки с одного корпуса в другой не допускается.

Ведущая шестерня насоса напрессована на валик в горячем состоянии. Распрессовка шестерни с валиком запрещена. Масло засасывается насосом через масллоприемник.

На корпусе насоса со стороны нагнетающего отверстия расположен предохранительный клапан, который предупреждает повышение давления масла в системе при пуске холодного дизеля, когда масло имеет повышенную вязкость.

Центрифуга

Для очистки масла на дизеле установлен фильтр – полнопоточная масляная центрифуга.

Основной частью центрифуги является ротор, вращающийся на оси. Ось установлена на роторе в корпусе центрифуги и имеет шлифованные шейки, из которых две являются опорами вращающегося ротора, а третья, средняя, служат для разделения полостей очищенного и неочищенного масла. Внутри оси выполнено ступенчатое сверление для подвода масла в полость ротора для установки маслоотводящей трубки. Во время вращения ротора благодаря различным диаметрам верхней и нижней шеек оси возникает осевая сила которая несколько приподнимает ротор, в результате чего уменьшается трение в подпятнике нижний оси. Подъем ротора ограничивается шайбой закрепленной на оси гайкой. Сверху ротор закрыт стальным штампованным колпаком, который плотно прижимается к корпусу центрифуги гайкой. Уплотнение стыка колпака с корпусом обеспечивается прокладкой.

Ротор центрифуги состоит из остова и крышки, отлитых из алюминиевого сплава. Герметичность между крышкой ротора и остовом достигается установкой резинового кольца. Ротор балансируют. Чтобы не нарушилась балансировка ротора при его разборке крышка фиксируется относительно остова с помощью установочного штифта. В бобышках остова ротора ввернуты две форсунки с калиброванными сопловыми отверстиями. В нижней части остова двумя винтами закреплен маслоотражатель и насадок, препядствующие смыву отложений со стенок ротора струей входящего масла.

В нижней части корпуса центрифуги размещен перепускной клапан, который при запуске холодного дизеля направляет поток масла в главную масляную магистраль, минуя центрифугу и радиатор, обеспечивая тем самым необходимое давление в системе.

Читайте также  Что меняют вместе с маслом двигателя?

На специальной площадке блок – картера установлен сливной клапан, которы поддерживает заданное давление в системе, пропуская избыток масла, подаваемый масляным насосом, в нижнюю крышку картера дизеля.

Масляный фильтр турбокомпрессора

Для дополнительной очистки масла, поступающего в ТКР на дизелях с турбонаддувом установлен масляный фильтр сетчатого типа, состоящий из литого чугунного корпуса, стального штампованного колпака и разборного фильтрующего элемента. В дно колпака ввернута и приварена шпилька, которая служит осью для фильтрующего элемента. На верхней конец шпильки навернута гайка, с помощью которой колпак с фильтрующим элементом крепится к корпусу.

Уплотнение стыка колпака с корпусом обеспечивается резиновой прокладкой. Фильтрующий элемент поджимается к корпусу пружиной и уплотняется двумя резиновыми кольцами. Масло из центрифуги по маслоподводящей трубки поступает в фильтр. Пройдя через отверстие сетчатого фильтра, дополнительно очищенное масло попадает во внутреннюю полость фильтрующего элемента, откуда по сверлению в корпусе фильтра и трубки подводится к подшипнику ТКР.

ЦЕНТРИФУГУ УБРАТЬ НЕЛЬЗЯ ОСТАВИТЬ

Одними из зарекомендовавших себя во многих отраслях народного хозяйства являются автомобили КамАЗ с мощными дизелями, работающими на маслах М8(10)Г2К. Теория и практика многолетней их эксплуатации показали достаточно высокую эффективность комбинированной системы очистки масла, включающую полнопоточный фильтр тонкой очистки с бумажными фильтроэлементами и центрифугу на ответвлении.

В настоящее время для дизелей КамАЗ с учетом их экологических Евро-классов разработан целый ряд моторных масел, загущенных высокоэффективными присадками. Присадки обладают необходимыми функциями для сохранения в работающем масле первоначальных свойств и состояний даже без центрифуги, принцип действия которой основан на центробежной очистке масла от механических примесей.

Отказываясь от масляной центрифуги в дизелях «Евро», моторостроители исходили, в том числе, и из технологических и экономических соображений, что вполне справедливо, не сбрасывая со счетов долговечность дизеля.

Однако в реальных условиях эксплуатации среди автомобилей с дизелями классов «Евро» в массовом порядке работают КамАЗы с «первородными» двигателями до «Евро». Перемешка дизелей в одном и том же автопредприятии вызывает ряд негативных явлений, нарушающих положительные замыслы создателей.

Не секрет, что превалирующее большинство наших водителей и лиц, причастных к обслуживанию автомобилей (да и что скрывать – иных руководителей), технически неграмотно, поскольку они не знакомы на должном уровне с основами химмотологии – науки об эксплуатационных свойствах, качестве и рациональном применении в технике топлив, масел, смазок и спецжидкостей. А именно эти свойства и проявляются в условиях эксплуатации машин и в значительной мере определяют их работоспособность, надежность, экологичность и экономичность.

Незнание всего этого приводит тех и других к действию по принципу: «какая разница – масло да масло». И одни покупают масла что подешевле, другие допускают пересортицу, что категорически запрещается НТД.

Особенно опасно с точки зрения надежности дизеля смешивание масел по ГОСТам с классами SAE, минеральных с синтетическими, если это не оговорено в паспорте качества. Да и кто их читает?!

Видимо все это и порождает непрекращающуюся полемику в интернете: нужна ли центрифуга дизельному двигателю?

Специалисты кафедры «Автомобили и тракторы» ТГАСУ выполнили научную работу по оценке состояния системы смазки дизелей КамАЗ с центрифугой и без нее, в реальных условиях эксплуатации десяти автомобилей УМП «Спецавтохозяйство» г. Томска. Необходимые физико-химические и спектральный анализы проб картерного масла и отложений на масляных фильтрах проводились в аккредитованной лаборатории ГСМ кафедры.

В качестве показателей, характеризующих свойства и состояние масла и двигателя, приняты: вязкость кинематическая (η); щелочность (ЩЧ); механические примеси – общие нерастворимые в бензине (ОП) и негорючие (НП); диспергирующая способность (ДС) по масляному пятну; температура вспышки в открытом тигле (ТВ), а также элементы- индикаторы присадки, загрязнения масла и износа деталей двигателя: Ca, Ba, Mo, Sn, Cu, Pb, Al, Si, Fe, Cr.

Двигатели работали в зимний период на моторных маслах М8Г2К и SAE 5W40.

Средние значения показателей физико-химического анализа проб масел представлены в таблице.

Таблица – Физико-химические показатели моторного масла дизелей УМП (средние значения)

Наличие масляной центрифуги

и марка масла в дизеле

С центрифугой М8Г2К

1. Наработка масла до замены, км

2. Нерастворимые механические примеси, %

3. Негорючие механические примеси, %

4. Диспергирующая способность, у.е.

5. Кинематическая вязкость при 100°С, сСт

6. Щелочное число, мг КОН/1г

7. Температура вспышки в открытом тигле, °С

Исследования показали, что периодичность замены масла в дизелях класса «Евро» варьируется от 10 до 15 тыс. км, тогда как до «Евро» – 7–10 тыс. км, что для достаточно сложных, в основном, городских условий эксплуатации вполне приемлемо.

Механические примеси в масле представляют собой сложные комплексы, состоящие как из твердых полидисперсных частиц продуктов загрязнения и износа, так и продуктов окисления масла, сажи и прочих составляющих органического происхождения. При содержании общих механических примесей в свежих моторных маслах не более 0,015%, а допустимых – в пределах от 1 до 3%, в анализируемых отработавших маслах их содержание несколько выше. На одну тысячу километров пробега наименьшее их количество (0,19%) содержится в масле SAE 5W40, 0,26% – в масле М8Г2К дизелей, даже имеющих масляную центрифугу.

Из механических примесей наиопасную роль с точки зрения надежности двигателей играет негорючая составляющая. Известно [1, 2], что абразивный износ железосодержащих деталей (в основном ЦПГ) значительно возрастает при содержании негорючих механических примесей более 0,08%–0,1%.

Установлено, что между негорючими примесями и химическими элементами – индикаторами износа существует тесная корреляционная связь, например, зависимость Fe = f (НП) представлена на рисунке.

Рис. Взаимосвязь между негорючими примесями и железом в моторном масле автомобильных дизелей

Лабораторные анализы показали, что рост негорючих примесей до 0,04% существенного влияния на концентрацию железа не оказывает. Наблюдается стабильный уровень в пределах 22–25 г/т. Последующее нарастание примесей до 0,08% увеличивает концентрацию железа до 62 г/т и более. Проб масел с такой концентрацией насчитывалось 30%, из которых бóльшая часть (

75%) имела концентрацию железа 128–130 г/т при 0,12% НП.

В целом же при работе дизелей «Евро» без центрифуг на масле 5W40 среднее содержание железа составляет 47,0 г/т масла, на масле М8Г2К – 52,2 г/т, тогда как на дизелях КамАЗ-740 с центрифугой – 86,5 г/т масла. Соответственно хрома: в первых двух случаях 1,25 г/т и 1,56 г/т, тогда как в третьем – 2,4 г/т. То есть скорость поступления в картерное масло дизелей «Евро» железа составляет 3,38 г/т на 1000 км и 3,94 г/т на 1000 км, тогда как дизелей КамАЗ-740 – 11,04 г/т на 1000 км, что в два раза больше. Соответственно и хрома: 0,09 г/т, 0,08 г/т и 0,274 г/т.

Подобная картина наблюдается и по другим элементам: Al, Cu, Pb.

Обращает на себя внимание изменение кинематической вязкости масла. При исходной вязкости масла 5W40 в пределах 15 сСт она снижена на 22,3% при допускаемом значении не более 20%, что вполне объяснимо, поскольку и температура вспышки также снижена по сравнению с изначальной (230°С) на 45°С при норме в 20°С [3]. Причиной снижения температуры вспышки является, вероятнее всего, некачественное дизельное топливо, тяжелая фракция которого, не сгорая, разжижает моторное масло, если считать, что топливная аппаратура была работоспособна.

При работе дизелей «Евро» на масле М8Г2К наблюдается рост кинематической вязкости. Так, если исходная вязкость его составляет 8 ± 0,5 сСт, то при пробеге более 13000 км она возросла на 37%, что несколько выше предельного. Этот рост объясняется повышенным содержанием общих механических примесей в масле с более слабой композицией присадок. В дизелях с центрифугой этот параметр в пределах допустимого.

Щелочное число является условным показателем нейтрализации кислых продуктов, постоянно пополняющих загрязняющую составляющую моторного масла вследствие сгорания топлива и окисления основы масла. Запас щелочной присадки различных масел значительно отличается. Так, если масла группы SAE 5W40 имеют 10– 15 мг КОН/1г, то М8Г2К – лишь 6–7 мг КОН/1г при предельном значении в процессе работы не менее 1–3 мг КОН/1г. И по этому показателю наиболее выигрышным является вариант дизелей «Евро» без центрифуги. Остаточный запас щелочи в масле 5W40 в 4–5 раз больше, чем в масле М8Г2К первородных дизелей КамАЗ. Но это не свидетельствует о том, что центрифуга «поглощает» присадку в явном ее проявлении. Если она и «исчезает» в масле, то только потому, что продуктивно «убивает» кислые соединения. Все это подтверждается и диспергирующей способностью (см. таблицу).

Читайте также  Что такое интеркулер в дизельном двигателе?

Следует отметить, что ни одно смазывающее масло не выпускается без комплекта специальных присадок. Однако их элементарное и количественное содержание зависит от назначения и применения. Так, в состав основных присадок масла М8Г2К входят Са (0,19%), Zn (0,05%), Р (0,05%), тогда как в SAE 5W40 – Ca (0,10%), Zn (0,11%), P (0,10%),

Mg (0,05%) и Мо (0,003%). Очевидно, что благодаря более активному содержанию присадок в масле SAE и улучшаются его физико-химические показатели, снижаются продукты износа деталей дизелей, что оказывает положительное влияние на ресурс и масла, и двигателей. В то же время в 55% проб масла как с низким, так и высоким содержанием негорючих примесей в маслах с концентрацией Мо > 30 г/т наблюдаются осадки от серо-коричневого до черного цветов, чего по сути не должно было быть в маслах SAE 5W40 с высокоэффективной присадкой. На наш взгляд, к такому негативному явлению приводит пересортица моторных масел при обслуживании системы смазки, тем более изготовленных на разной основе. В отличие от минерального масла М8Г2К масло SAE 5W40 изготовлено на синтетической основе путем реакции синтеза, происходящей в результате взаимодействия различных молекул веществ животного или растительного происхождения. Такие масла в принципе не должны смешиваться, превращаясь в единую химмотологическую структуру. В настоящее время иные производители работают над созданием соответствующей технологии абсолютного смешивания масел. Но дело даже не столько в разновидности основы, сколько в модификациях присадок, которые при смешивании образуют целые конгломераты, забивающие масляные каналы, фильтры, способствуя тем самым масляному голоданию и, как следствие, повышенному износу деталей двигателя.

У авторов статьи имеются определенные свидетельства того, как руководство АТА (г. Нерюнгри Саха-Якутии), столкнувшись с подобным явлением, после огромных технических усилий и экономических затрат, ушедших на восстановление работоспособности системы смазки дизелей большегрузных автосамосвалов БелАЗ, М- 200 и недопущения выхода их из строя, приняло решение нанести на бамперы красочные обозначения марок масел, исключающие даже случайное подмешивание другой марки. Но там в составе технической службы работала служба диагностики и надежности, своевременно контролирующая эти процессы [3].

Таким образом, подтверждена целесообразность и эффективность работы дизелей класса «Евро», не требующих масляной центрифуги, если использовать только предназначенные марки масел, не допуская пересортицы при организации контроля качества работающих масел, топлив и спецжидкостей.

1. Соколов, А.И. Изменение качества масла и долговечность автомобильных двигателей / А.И. Соколов. – Томск : Изд-во ТГУ, 1976. – 122 с.

2. Исаенко, В.Д. Анализ надежности защиты автомобильных дизелей от абразивного изнашивания и разработка мер, направленных на ее повышение : дис… канд. техн. наук / В.Д. Исаенко. – Л. – 1983. – 220 с.

3. Гатченко, И.И. Автомобильные масла, смазки, присадки / И.И. Гатченко, В.А. Бородин, В.Р. Репников. – Спб. : Изд-во «Полигон» АСТ, 2000. – 358 с.

4. Исаенко, В.Д. Ресурс дизеля в руках эксплуатационников / В.Д. Исаенко, Н.В. Вечерин // Автомобильная промышленность. – М. – № 11. – 1988. – С. 30–31.

Фильтры для очистки масла.

Во время работы двигателя в масло попадают частицы металла (продукты износа деталей), нагара и пыли, которые, проникая вместе с маслом в зазоры между трущимися поверхностями, увеличивают их износ. Поэтому масло необходимо фильтровать.

В современных автотракторных двигателях мотоблоков, трактов и автомобилей в качестве фильтров очистки применяются фильтрующие и центробежные маслоочистители (центрифуги).

Очистка масла в фильтрующих маслоочистителях осуществляется за счёт просачивания масла через его фильтрующие элементы, а в центробежных — под действием центробежных сил, возникающих при вращательном движении ротора центрифуги, в котором находится масло.

На мотоблоках и тракторах применяются как фильтрующие, так и центробежные маслоочистители.

На двигателях тракторов СМД-14БН, СМД-18БН, автомобиле ЗИЛ- 130 для очистки масла устанавливаются полнопоточные центробежные маслоочистители, а на двигателе Д-240, Д-243 — реактивно-активный.

Центробежный маслоочиститель двигателя УД-15 представлен на рис.34. Основным элементом фильтра является ротор. Он представляет собой корпус 1, роль которого выполняет маховик-вентилятор. Корпус устанавливается на конусный конец коленчатого вала 9 и закрепляется на нём

Рис. 34. Центробежный маслоо чистите ль двигателя УД-15:

1 — корпус; 2 — резиновое кольцо; 3 — крышка; 4 — прокладка; 5 — гайка крышки; 6 — гайка-храповик; 7 — гайка маховика; 8 — отражатель; 9 — коленчатый вал; 10 — трубка; 11 — уплотнение; А — радиальные отверстия в коленчатом валу; Б — радиальные отверстия в гайке-храповике

гайкой 7. Между корпусом и гайкой расположен отражатель 8, установленный через уплотнение 11. На коленчатом валу имеется осевое сверление, в которое впрессована трубка 10 для подвода очищенного масла к подшипникам и радиальные отверстия “А”. На резьбовой конец коленчатого вала навинчивается гайка-храповик 6, на конец которой через прокладку 4 устанавливается крышка 3 и закрепляется гайкой 5. Для предотвращения протекания масла между крышкой и корпусом в его проточке установлено резиновое кольцо 2. В гайке-храповике также имеются радиальные отверстия “Б”.

При работе двигателя фильтр вращается вместе с коленчатым валом и масло от масляного насоса через зазор между коленчатым валом и отверстием “А” трубки под отражателем 8 поступает во внутреннюю полость корпуса 1. Под действием центробежных сил находящиеся в масле взвешенные частицы примесей отбрасываются к стенкам корпуса и крышки 3, а очищенное масло через отверстие “Б” гайки-храповика 6 поступает в трубку 10 и далее к шатунным подшипникам коленчатого вала 9.

Фильтрующий маслоочиститель двигателя 1Д-90-ТА (рис. 35) состоит из крышки 5, фетровою фильтрующего элемента 2, гайки-барашка 7,

I — шпилька; 2 — фильтрующий элемент; 3 — уплотнительное кольцо; 4 — стопорное кольцо; 5 — крышка фильтра; 6 — уплотнение крышки фильтра; 7 — гайка-барашек

Рис. 35. Фильтрующий масляный фильтр двигателя 1Д-90-ТА:

стопорного кольца 4, уплотнения крышки фильтра 6 и уплотнительного кольца 3. Фильтр устанавливается на шпильке 1 и с её помощью закрепляется к картеру двигателя гайкой-барашком 7. Уплотнительные кольца 3 и 6 предотвращают утечку масла из масляного фильтра.

Масло, подаваемое в фильтр масляным насосом, из картера просачивается через фильтрующий элемент и поступает в масляную магистраль и далее к трущимся деталям двигателя. Обеспечив их смазку, оно сливается в поддон картера двигателя.

Полнопоточная масляная центрифуга (маслоочиститель) двигателя СМД-14БН показана на рис. 36. Её корпус 1 прикреплён к боковой стенке двигателя таким образом, что подводящий 17 и отводящий каналы совмещены с соответствующими каналами в блок-картере. На оси 5 вращается ротор, закрытый штампованным колпаком 6, который гайкой 10 притянут к корпусу центрифуга.

Отлитые из алюминиевого сплава стакан 7 и корпус ротора 4 стянуты нажимной гайкой 8, навинченной на колонку корпуса. Ребро на внутренней поверхности стакана упирается в основание корпуса, а резиновое кольцо и прокладка под гайкой надёжно уплотняют стыки. Такая конструкция позволяет легко разбирать ротор для очистки.

Неочищенное масло поступает в ротор через подводящие отверстия

II в оси и колонке.

К двум форсункам 2, выходные отверстия которых направлены в противоположные стороны, масло подаётся по каналу 13 через сетку, которая предохраняет отверстия форсунок от засорения. Из форсунок масло

Рис. 36. Полнопоточная масляная центрифуга двигателя СМД-14БН:

  • 1 — корпус; 2 — форсунка; 3 — трубка для отвода чистого масла; 4 — корпус ротора; 5 — ось ротора; 6 — колпак; 7 — стакан; 8 — нажимная гайка; 9 — гайка крепления стакана;
  • 10 — гайка крепления колпака; 11 — отводящие отверстия; 12 — подводящие отверстия; 13 — канал для подвода масла к форсункам; 14 — полость слива; 15 — окно для слива масла в картер; 16 — перепускной клапан; 17 — подводящий канал; 18 — штуцер; 19 — переключатель; 20 — отверстие в переключателе для подвода масла в радиатор; 21 — шпилька крепления трубки подвода масла от радиатора

за счёт давления, создаваемого насосом, выбрасывается в полость слива 14 корпуса центрифуги и за счёт получения реактивных сил ротор приводится во вращение с частотой 100. 110 с* 1 (6000.. .6600 об/мин).

Очищенное масло из ротора идёт через подводящие отверстия 11 по трубке 3 в канал и по нему — к отверстию 20 переключателя 19. На оси ротора 5 выполнены три шлифованные шейки: верхняя и нижняя служат опорами ротора, а средняя разделяет потоки очищенного и неочищенного масла в колонке.

Читайте также  Чем проверяют компрессию в двигателе?

В корпусе маслоочистителя установлен перепускной клапан 16, который подаёт неочищенное холодное масло (или в случае засорения форсунок) в масляную магистраль. Переключатель 19 служит для сообщения фильтра с радиатором, трубка которого крепится к маслоочистителю с помощью шпильки 21. Фланец переключателя с метками “Л” и “3” крепится к корпусу. При совмещении метки “JT со стрелкой, выштампованной на корпусе, радиатор включается, а метки “3” — выключается.

Центробежный маслоочиститель двигателя Д-243 имеет активнореактивную центрифугу (рис. 37). По устройству и принципу действия она отличается от реактивных центрифуг. Активно-реактивная центрифуга не имеет форсунок; струи масла, под действием которых вращается ротор, не сливаются в поддон, а поступают на смазывание трущихся деталей двигателя.

Нефильтрованное ^ Масло, проходящее ш__ Масло, проходящее

масло; очистку; через центрифугу

Рис. 37. Центробежный маслочиститель двигателя Д-243:

1 — неподвижная ось; 2 — колпак; 3 — ротор; 4 — корпус; 5 — канал для подвода масла из насоса; 6 — маслоотводящая трубка; 7 — насадок-завихригель; 8 — колонка ротора; 9 — предохранительный клапан; 10 — сливной клапан; 11 — редукционный клапан (клапан- термостат); а, б — каналы

Ротор 3 вращается на неподвижной оси 1, закреплённой в корпусе 4. К оси неподвижно прикреплён насадок-завихритель 7, имеющий каналы “а”, выполненные по касательной к его окружности. Также по касательной расположены и тангенциальные каналы “б” в верхней части колонки вращающегося ротора.

Ротор центрифуги вращается за счёт энергии двух потоков масла: активного действия его струи при поступлении в ротор по каналам м а” и реактивного — при выходе из ротора по каналам “б”.

От насоса масло по каналу 5 в корпусе центрифуги подводится к каналам «а» в насадке-завихрителе. Через щели в насадке оно выбрасывается в тангенциальном направлении, образуя активный момент, который заставляет ротор вращаться в направлении движения струи (сечение А-А).

Содержащиеся в масле примеси под действием центробежных сил быстро вращающегося ротора отлагаются на стенках его стакана. Очищенное масло с большой скоростью выбрасывается через каналы «б» во внутреннюю проточку колонки 8 ротора, через сверления поступает в канал неподвижной оси 1 и далее — в масляную магистраль. Струи масла, проходящего по каналам «б» в сторону, противоположную направлению струй масла в каналах “а”, образуют реактивный момент, по направлению совпадающий с активным моментом. Слагаясь, эти моменты образуют суммарный крутящий момент, под действием которого ротор вращается с часто- той 83. 100 с‘ (5000. 6000 мин’ 1 ).

В корпусе 4 центрифуги имеются три клапана: предохранительный 9, сливной 10 и редукционный (клапан-термостат) 11. Предохранительный клапан поддерживает перед ротором давление 0,65. 0,7 МПа (6,5. 7 кгс/см 2 ), в случае превышения давления он перепускает масло в картер. Сливной клапан отрегулирован на давление 0,25. 0,3 МПа (2,5. 3 кгс/см 5 ) и поддерживает необходимое давление в масляной магистрали. Редукционный (клапан-термостат) служит для перепуска холодного масла в магистраль, минуя масляный радиатор.

Техника — молодёжи 1958-10, страница 28

ЦЕНТРИФУГИ ВМЕСТО ФИЛЬТРА

Г. П. ПОКРОВСКИЙ, кандидат технических наук

Центрифуги — в этом слове слилось воедино и представление о каком-то бешено вращающемся механизме и о таинственных могучих силах, таящихся в нем. И это действительно так.

Ротор современной промышленной центрифуги вращается со скоростью, достигающей 45 тыс. оборотов в минуту. Это громадная скорость. За 1 сек. — 750 оборотов. При такой скорости вращения центробежные силы достигают чудовищно больших величин, превосходящих в 51 тыс. раз земное притяжение. Гиря весом в 1 кг в центробежном поле центрифуги «весила» бы 51 т!

За последнее время эти машины нашли столь широкое распространение, что один только перечень областей их применения занял бы несколько страниц журнала.

Для примера назовем некоторые из них. Обогащение железных руд, очистка продуктов переработки нефти, рафинирование сахара, отделение сливок от молока, очистка лечебных препаратов, производство альбумина из крови, очистка растворителя при химической чистке одежды и т. д.

Какие же процессы протекают в роторе центрифуги? Оказывается, принцип работы центрифуг чрезвычайно прост. Отстаивание. Самое обычное отстаивание, знакомое нам из сотни житейских примеров. Допустим, вы принесли из колодца мутную воду. Вам говорят: «Пусть

Реактивная сила, образуемая фонтанирующими струями масла, создает крутящий момент, под действием которого стремительно вращается ротор центрифуги. Мельчайшие частицы вредных примесей, утяжеленные в десятки тысяч раз чудовищной центробежной силой, оседают на стенках ротора, очищенное же масло стекает в картер двигателя. Н an р а в о—схема гидравлического привода ротора центрифуги.

РОТОР (б-7 тыс. об/мин)

подача масла из магистрали

постоит. Отстоится, и вся муть осядет». Точно такой же процесс происходит в роторе центрифуги. Только там оседание происходит не под действием земного тяготения, а под действием центробежных сил. А так как эти силы могут быть в десятки тысяч раз больше силы тяжести, то и процесс отстаивания протекает в центрифугах в тысячи раз быстрее.

Чудесные свойства центрифуг разделять жидкости разных плотностей, осаждать из жидкости находящиеся в ней мельчайшие примеси давно привлекли к себе внимание конструкторов и исследователей, работающих в области создания двигателей внутреннего сгорания.

Применение центрифуги для очистки масла позволило бы избавиться от обычных щелевых фильтров, которые приносят очень много хлопот при эксплуатации двигателей, так как сравнительно быстро забиваются отложениями и требуют замены.

Только автомобили и тракторы ежегодно расходуют десятки миллионов фильтрующих элементов, что влечет за собой необходимость организации громоздкой службы их изготовления, транспортировки и распределения. Прибавьте к этому расход фильтров на судовых, стационарных и других двигателях внутреннего сгорания, и вы получите весьма ощутимые цифры.

Кроме того, обычные щелевые фильтры не обладают способностью очищать масло в первую очередь от наиболее вредных примесей, какими являются металлическая пыль и песок. Им все равно, из какого материала состоит частичка, из железа или сажи. Щелевые фильтры «реагируют» только на размер частицы. Да к тому же чем плотнее фильтр, тем он меньше пропускает через себя масло. А когда щели забьются отложениями, фильтр вообще перестанет работать.

Центрифуги в отличие от щелевых фильтров «реагируют» на материал, из которого состоят частицы примесей. Наиболее тяжелые частички (железо, песок и т. д.) под действием центробежных сил почти полностью удаляются из масла. Случайно попавшая в масло вода тоже, как более тяжелая жидкость, полностью из него удаляется, что в совокупности с удалением других вредных примесей позволяет значительно продлить срок службы масла.

Испытания показали, что при применении центрифуг благодаря быстрому извлечению из масла абразивных частичек примесей износы наиболее ответственных деталей двигателя (шеек коленчатого вала, зеркала цилиндров, поршневых колец) уменьшаются в 2—2,5 раза!

Почему же до сих пор центрифуги не применялись для очистки масла, а на двигатели ставили систему щелевых фильтров? Дело в том, что попытки применить центрифуги для очистки масла делались давно. Но механический привод ротора, состоящий из ускоряющего редуктора и других сложных механизмов, оказывался крайне ненадежным в условиях эксплуатации.

Решение вопроса было найдено неожиданно просто — сегнерово колесо! То самое сегнерово колесо, которое всем хорошо знакомо еще из школьных учебников физики, изобретенное венгерским ученым Я. Сегнером еще в 1750 году.

Посмотрите, как работает центрифуга, установленная на двигателях «внутреннего сгорания. Ротор ее вращается так же, как вертушки сегнерова колеса. При работе двигателя подаваемое насосом масло под давлением 2—3 атм. с большой скоростью вырывается из двух отверстий, направленных в разные стороны.

Реактивная сила создает крутящий момент, под действием которого ротор приходит в быстрое вращение. Скорость вращения ротора в выполненных конструкциях достигает 6—7 тыс. оборотов в минуту. Под действием центробежных сил находящиеся в масле вредные примеси отбрасываются к внутренней поверхности ротора и оседают на ней в виде плотного осадка, похожего на гуталин. По мере накопления отложений шофер или механик за несколько минут может открыть ротор и удалить из него отложения, после чего центрифуга снова готова к действию.

Экономический эффект от внедрения центрифуг должен быть весьма существенным. Только за счет прекращения выпуска сменных фильтрующих элементов страна получит десятки миллионов рублей экономии. К этому следует прибавить значительную экономию от увеличения сроков межремонтных пробегов автомобилей и тракторов и экономию за счет уменьшения расхода масла.