Avto-love.ru

Принцип работы масляного насоса двигателя

Как работает маслонасос двигателя

Поговорим о сердце любого двигателя внутреннего сгорания – маслонасосе. Именно масляный насос нагнетает давление в системе смазки, позволяя смазывать трущиеся пары, отводить тепло и продукты износа. Рассмотрим принцип работы и устройство шестеренных и роторных насосов регулируемого, а также нерегулируемого типа.

Принципиальные различия в устройстве

На подавляющем большинстве автомобилей установлен нерегулируемый масляный насос. От избытка давления систему смазки предохраняет редукционный клапан, который сбрасывает излишки масла. Современные автомобили все чаще агрегатируются регулируемым масляным насосом. Принудительное изменение производительности масляной помпы позволяет уменьшить механические потери, снизив тем самым расход топлива и количество вредных выбросов. По внутреннему устройству маслонасосы разделяются на шестеренные и роторные.

Принцип работы шестеренного маслонасоса

Ведомая шестерня закреплена на оси, а ведущая приводится во вращение приводным валом. Вращающиеся шестерни забирают масло через всасывающий канал, куда оно поступает по маслоприемнику из картера. Далее, масло под давлением поступает в нагнетательную полость, откуда уже распределяется по каналам масляной системы. Именно так работает простейший шестеренный насос.

Производительность маслонасоса напрямую зависит от скорости вращения коленчатого вала. Но повышение давления в системе сверх нормы приведет к выдавливанию сальников и увеличению механических потерь. Поэтому избыток масла стравливается редукционным клапаном, который открывается при превышении расчетного давления. Подробно устройство и принцип работы клапана, позволяющего сбрасывать масло обратно во впускную полость, вы можете изучить из статьи «Редукционный клапан масляного насоса».

1- заборные шестерни; 2- клапан; 3-запорная пружина.

По способу зацепления шестерен помпы для перекачивания жидкостей делятся на агрегаты с внутренним и внешним зацеплением.

Устройство агрегатов с шестерней в шестерни позволяет приводить маслонасос в действие непосредственно от коленчатого вала. Принцип работы способствует уменьшению габаритных размеров корпуса без потери производительности. Поэтому именно нерегулируемые маслонасосы с внутренним зацеплением чаще всего устанавливаются на современные автомобили.

Роторный тип

Устройство объединяет в корпусе внутренний (ведущий) и внешний (ведомый) роторы. Моторное масло забирается лопастями ведущего ротора и, проходя через нагнетательную полость, подается к каналам масляной системы двигателя. Выше показано устройство нерегулируемой масляной помпы, поэтому ее принцип работы предполагает наличие редукционного клапана.

Регулируемый насос

Регулируемый масляный насос роторного типа оснащается подвижным статором и регулировочной пружиной. Вращаясь внутри внешнего ротора, внутренний ротор захватывает из всасывающей полости масло, перенаправляя его под давлением в нагнетательную область. Объем перекаченного масла зависит от скорости вращения внутреннего ротора и от объема полости между внутренним и внешним ротором, который соединен с подвижным статором. Изменяя объем, мы можем регулировать производительность масляного насоса.

Регулировка производительности

Принцип работы регулировки объема заключается в смещении подвижного статора. В режиме низкого давления пружина регулятора, преодолевая сопротивления масла в нагнетательной полости, задвигает статор (промежуточный корпус) в крайнее положение. Объем полости между наружным и ведомым ротором уменьшается, что приводит к снижению количества перекачиваемого масла.

При повышении оборотов коленчатого вала и возрастании давления в нагнетательной полости масло преодолевает сопротивление регулировочной пружины. Смещение промежуточного корпуса ведет к увеличению зазора между наружным и внутренним роторами. Увеличивается количество перекачиваемого масла и давление в системе.

Особенности работы регулируемого масляного насоса в определенных режимах позволяют на 30% снизить механические потери в сравнении с нерегулируемыми агрегатами. Поскольку насос перекачивает ровно такой объем, который на данном режиме работы необходим для смазывания деталей двигателя, замедляются темпы старения масла.

Шиберные агрегаты

В автомобиле шиберные помпы используются не только для нагнетания смазочных материалов в двигателе, но и в качестве насоса гидроусилителя руля. С точки зрения принципа работы и устройства, интерес вызывают двухрежимные масляные насосы, все чаще устанавливающиеся на двигатели производства VAG-Group (к примеру, Audi, Volkswagen). Устройство рассмотрим на примере маслонасоса с мотора V6 TDI объемом 4.2 л.

Масло нагнетается лопатками, которые при вращении ротора под воздействием центробежной силы прижимаются к рабочей зоне статора. В этом плане принцип работы ничем не отличается от обычного лопастного маслонасоса. Но конструкторы оснастили помпу эксцентриковым поворотным регулирующим кольцом. Также устройство предполагает наличие соленоида, который по команде блока управления двигателем (Engine Control Unite) открывает доступ маслу к регулировочной полости.

Читать еще:  Лада приора объем масла в двигателе

Процесс смены режимов

  • Режим сниженной производительности. ЭБУ замыкает клапан управления давлением на массу, открывая доступ маслу к каналу второй управляющей поверхности. По другому масляному каналу давление масла постоянно воздействует на управляющую поверхность №1. Действующее на обе поверхности давление масла преувеличивает усилие пружины. Регулирующее кольцо поворачивается против часовой стрелки, уменьшая тем самым объем рабочей камеры маслонасоса.
  • Режим высокой производительности. ЭБУ отключает питание электромагнитного клапана. Масляный канал управляющей поверхности 2 перекрывается, а давление масла действует только на зону 1. Поскольку создаваемого усилия недостаточно для преодоления сопротивления пружины, регулирующее кольцо поворачивается по часовой стрелке и отклоняется от центра. Таким образом, увеличивается объем рабочей камеры и количество перекачиваемого моторного масла. Соответственно, давление в системе также возрастает.

Регулировка производительности осуществляется ЭБУ, который считывает информацию о режиме работе двигателя с ДМРВ (либо ДАД+ДТВ), ДПКВ, ДПДЗ, датчика положения педали акселератора, ДТОЖ, датчика температуры масла. Разумеется, полноценная работа системы невозможна без датчика давления масла, устройство, принцип работы и способы проверки которого мы уже рассматривали. Смена режимов работы происходит при повышении оборотов коленчатого вала выше 2500 об./мин либо при возрастании нагрузки на двигатель (динамичный разгон, буксировка груза).

Вне зависимости от конструкции и принципа работы, выход маслонасоса из строя приведет к серьезным поломкам и необходимости капитального ремонта двигателя. Поэтому полезно знать признаки неисправности и понимать технологию проверки масляного насоса.

Принцип работы масляного насоса

Масляный насос предназначен для нагнетания масла к трущимся элементам любых систем и агрегатов. В настоящее время различают следующие типы масляных насосов:

Предлагаемая классификация не полная, поскольку шестереночные насосы подразделяются на два дополнительных подтипа:

  • внешнего зацепления;
  • внутреннего зацепления.

Для смазки движущихся элементов необходимо нагнетание, которое обеспечивает подачу этого материала. Именно поэтому они являются устройствами высокого давления. Создание в системе сжатия позволяет доставлять смазочный материал даже к максимально отдаленным движущимся частям.

Масляные шестереночные

Рассмотрим принцип работы масляного насоса шестереночного типа. Благодаря двум шестеренкам, которые располагаются в корпусе устройства, достигается нагнетательное движение смазочного материала. Первая шестеренка или технически правильно – ведущая, сцепляется насечками в виде зубов со второй шестеренкой, технически – ведомой и в процессе их движения, через всасывающую или иными словами нагнетательную магистраль, жидкость, через них, подается к отводящей магистрали и распределяется по системе.

Частота вращения шестереночного механизма будет повышать или понижать давление в системе. В случае перехода допустимой величины задействуется редукционный клапан, который сбрасывает излишки давления вместе со смазкой в специальный приемный картер. Принцип работы масляного насоса происходит абсолютно в автоматическом режиме.

Внешнего зацепления

Работа масляного насоса идентична уже описанной. Отличие кроется в технической части агрегата. Сцепляемые шестеренки находятся внутри самого устройства и приводятся в движение изнутри. Вращательный момент из одной передается на другую. Подающая магистраль соединяется с маслозаборной емкостью путем засасывания масла и выводится через отводящую магистраль уже в сжатом состоянии к трущимся рабочим поверхностям. Подаваемое масло захватывается прокручивающимися зубьями и таким образом создается требуемое системе давление.

Внутреннего зацепления

Конструкция такого типа нагнетателя будет отличаться от предыдущей также конструктивно. Принцип состоит в тех же двух шестеренках, но отличие заключается в том, что ведущая шестеренка располагается внутри ведомой и ряд зубов сцепления у нее также находится во внутренней части.

Необходимо учесть, что оси таких звездочек совпадать не будут и поэтому образуется серповидная полость, которая содержит серповидный разделительный сектор, начало которого находится возле подающей магистрали, а завершается у выпускной.

Принцип работы устройства с внутренним расположением сцепных звездочек несколько отличим. Подающая магистраль выталкивает смазочный материал в оговоренный зазор. Затем смазка перемещается к выпускной магистрали, где в секторе разделения отсекаются ее излишки, что предотвращает протекание между сцепными зубьями. Проходя через него, к выпускной магистрали, он уменьшается в объеме, масло приобретает необходимое ему давление для продвижения по всей системе агрегата.

Читать еще:  Регулятор напряжения на газель 402 двигатель

Принципиальные отличия шестереночных насосов

Такие устройства сегодня практически не применяются. В первом случае камнем преткновения оказалась громоздкость, а во втором – конструктивные сложности. Ложкой дегтя оказалось отсутствие возможности регулировки сжатия смазочных материалов. Излишки давления способны привести к выдавливанию прокладок и сальников, что в свою очередь чревато огромными проблемами.

Естественно, что примитивный сброс давления возможен. Он осуществляется по средствам перепускного клапана, который вмонтирован в само нагнетающее устройство и представляет подпружиненный поршень, соединяющий выходную магистраль с поддоном. При избыточном давлении смазочный материал преодолев усилие, создающееся пружиной выталкивает поршень, вытекая в поддон, а он сам, после нормализации сжатия, возвращается в исходное положение.

Масляные роторные насосы

Масляный насос роторного типа в техническом плане, схож с устройством шестереночного типа. Разница состоит лишь в том, что в этом случае рабочим элементом уже выступают не «звездочки», а лопасти. Как и у шестеренчатого типа, здесь также присутствует нагнетательная полость, но схема не располагает разделительным сектором из-за его ненадобности.

Лопасти, в отличии от зубьев «звездочек» забирают большие объемы смазки благодаря чему в систему она закачивается в необходимом количестве. Исходя из технических особенностей, роторные устройства также бывают:

Достоинство заключается в их компактных размерах и отсутствии забора мощности двигателей, приводящих их в движение. В нерегулируемых насосах также присутствует перепускной или стравливающий клапан, который поддерживает сжатие материала в требуемом диапазоне.

Роторный масляный насос способен поддерживать нужное сжатие, не зависимо от оборотов двигателя, который приводит его в движение. Такое решение было достигнуто применению дополнительного элемента в общей конструкции устройства –подпружиненного подвижного статора. Рассматривая устройство масляного насоса роторного типа можно заметить, что непосредственно ротор находится внутри статора, а он сам располагается непосредственно в корпусе нагнетателя.

Задача новинки состоит в изменении объема полости, которая находится между роторами и технически звучит, как нагнетательная. Не обязательно знать устройство масляного насоса, чтобы рассматривать принцип его работы. При недостаточном давлении с помощью пружины статор смещается, чем увеличивает объем рабочей приемной камеры, которая обеспечивает необходимый приток смазочного материала и в конечном итоге создает требуемое давление.

В случае высокого давления масло преодолевает усилие пружины и отодвигает статор, что в свою очередь способствует уменьшению нагнетательной полости или приемной камеры и снижает степень сжатия. Благодаря такому принципу работы внутреннее сжатие всегда пребывает на требуемом регулируемом уровне в пределах определенного значения.

Масляные насосы

Масляные насосы

Масляный насос представляет собой гидравлический агрегат, который преобразует энергию от механического привода в энергию вязкой жидкости, создающей поток, для перемещения ее по трубопроводам.

Насосы для перекачивания масел имеют свои конструктивные особенности по сравнению с ними же для воды, пара или газа, поэтому они не взаимозаменяемы.

По принципу действия различают насосы динамические и объемные:

В динамических давление и передача энергии происходит за счет инерционного силового воздействия вращающегося колеса с лопастями на рабочую жидкость.

В объемных преобразование механической энергии происходит за счет создания давления в камере путем периодического изменения ее объема.

Почти все, использующиеся в промышленности и в быту масляные насосы – объемного типа. Они бывают шестеренчатыми, роторными, поршневыми, винтовыми, коловратными. Также есть и центробежные, использующие динамический принцип действия.

Имеют очень простую, и в то же время эффективную конструкцию, что и обусловило их повсеместное широкое распространение для перекачки масел, нефтепродуктов, красок и прочей химии с различной вязкостью. Две шестерни в зацеплении, одна из которых ведущая, помещены в корпус, с одной стороны подведен всасывающий трубопровод, с другой – нагнетательный. Такова конструкция этого агрегата.

Принцип действия его простой – электродвигатель вращает первую, ведущую шестерню, зубцы которой сцеплены с зубцами второй. Вращаясь, они создают разрежение в корпусе со стороны всасывающей магистрали, за счет чего туда поступает масло. Проходя между зубьями, оно поступает в другую, нагнетательную полость и через трубопровод поступает к месту назначения.

Читать еще:  Установка подогревателя двигателя бинар

Конструктивно шестеренчатые масляные насосы делятся на два вида:

С внешним зацеплением зубьев – описание и принцип работы приведены выше;

С внутренним зацеплением зубьев. Здесь одна большая шестерня с внутренним зубчатым венцом, внутри которой помещена обычная шестерня с наружными зубцами (см. рис. 1).

Рис. 1 – Шестеренчатый насос с внутренним зацеплением.

Насосы с внутренним зацеплением более компактны (иногда это важно), но более сложные в производстве и обслуживании, кроме того, работают при ограниченных до 14 МПа давлениях.

Роторные масляные насосы

Являются более совершенными и сложными, чем выше рассмотренные шестеренчатые, и представляют собой статор, внутри которого эксцентрично закреплен ротор, имеющий по продольной оси от 2 до 14 – 16 пластин. При вращении ротора пластины прилегают к статору под действием пружин или центробежной силы, создавая разрежение в районе подающего трубопровода и перекачивая жидкость в район нагнетательного трубопровода.

В процессе работы роторные механизмы для перекачки зарекомендовали себя как надежные, простые в обслуживании и ремонте.

Поршневые масляные насосы

Развивают намного более высокое давление по сравнению со своими предшественниками. Как понятно из названия, в основе принципа действия лежит поршень, который, двигаясь в одну сторону вдоль оси, всасывает масло в цилиндр. Когда же поршень меняет направление, рабочая жидкость под давлением поступает в нагнетательный трубопровод.

По сложности конструкции и назначению бывают:

Ручными – обычно это одно- или двух поршневой простейший механизм, который используют как резервный в различных гидросистемах.

Радиально-поршневыми. В их конструкции присутствует статор и эксцентрично закрепленный внутри его ротор, с расположенными по окружности поршнями. При вращении ротора цилиндры поочередно проходят всасывающую и нагнетательную полости, поршни производят возвратно-поступательные движения, всасывая или нагнетая масло. Данная конструкция способна создавать давления до 100 МПа.

Аксиально-поршневыми – в них цилиндры с поршнями расположены параллельно или под небольшим углом по отношению к оси вращения ротора.

Винтовые масляные насосы

Одни из самых сложных в производстве и высоких по стоимости, представляют собой сложный, часто фигурный статор, внутри которого вращается один, два или три длинных винтообразных ротора (шнека), перемещая жидкость вдоль канавок и стенкой статора (см. рис. 2).

Имеют высокий КПД – до 80%, низкий уровень шума при работе, высокую абразивную износоустойчивость и создают ровную непульсирующую подачу рабочей жидкости.

Рис. 2 – Винтовой (шнековый) масляный насос

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.

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.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector