Меню раздела

Особенности смазывания узлов трения при работе двигателя на неустановившихся режимах


На неустановившихся режимах работы двигателя неизбежны нарушения гидродинамических и граничных условий смазывания в узлах трения и, как следствие, их повышенное изнашивание и возможность появления задиров.
Условия смазывания узлов трения зависят от характера переходного режима, качества моторного масла, его вязкости, маслянистости и вязкостно-температурной характеристики. Вид и длительность переходного режима определяют величину и направление углового ускорения приводного вала масляного насоса, коэффициенты перегрузки в рабочих циклах, дестабилизацию теплового состояния двигателя. Сложное взаимодействие перечисленных факторов может приводить к нарушению масляной пленки, разделяющей поверхности сопряженных деталей.
В рабочих циклах переходных режимов разгона, приема нагрузки вязкость моторного масла выше, чем в сходственных циклах установившихся режимов работы двигателя. Это обусловливает более высокие потери на трение в масляном слое (уменьшение механического КПД), снижение скорости подачи масла к узлам трения по сравнению с рабочими циклами сходственных установившихся режимов.
Уменьшения количества моторного масла, поступающего к деталям цилиндропоршневой группы в переходных режимах может нарушить гидродинамический режим смазывания между поршнем и цилиндром, кольцом и цилиндром в зоне наибольших скоростей движения поршня, а при его приближении к в. м. т. вызвать десорбцию активно-полярных углеводородов граничной масляной пленки между кольцом и цилиндром, т.е. разрушение граничной масляной пленки под воздействием высоких температур.
Наименьшая скорость подачи масла к узлам трения наблюдается при пуске холодного двигателя в условиях низких температур окружающего воздуха. Высокая вязкость моторного масла препятствует его прокачке по смазочной системе и поступлению в достаточном количестве к узлам трения, в особенности к наиболее отдаленным от масляного насоса, что приводит к значительному изнашиванию сопряженных деталей в период пуска и прогрева двигателя. При применении моторных масел с пологой вязкостно-температурной кривой улучшаются условия смазывания узлов трения, так же как при предварительных прокачке и подогреве моторного масла до 20-25°С.
Нарушения гидродинамического режима работы подшипников скольжения коленчатого вала возможны в циклах неустановившегося режима работы двигателя при коэффициентах перегрузки и скорости нарастания равнодействующей силы, больших единицы. Характерное для таких циклов смещение зон действия максимальных и минимальных нагрузок на шейки вала и подшипники в сторону отверстий для подвода масла уменьшает количество поступающего в подшипник моторного масла.
При увеличении частоты вращения коленчатого вала на несущую способность масляного слоя в подшипниках в большей степени может отрицательно влиять снижение вязкости масла с ростом его температуры, вызываемым увеличением сил трения. В этих условиях величина масляного слоя может оказаться меньше его критического значения, грузоподъемность подшипника уменьшается, а повышение расхода моторного масла через зазор и торцы подшипника в нагруженной области может вызвать временное несоответствие между подачей масляного насоса и расходом масла через подшипник, вследствие чего падает давление подачи масла в подшипник.
При локальном нарушении гидродинамического режима смазывания или граничной масляной пленки возможны опасное сближение поверхностей сопряженных деталей, резкое повышение температуры, в результате чего ускоряется их изнашивание и может появиться задир, который в частности для подшипника скольжения может привести к выплавлению антифрикционного слоя. Наибольшая вероятность образования задиров между поршнем и цилиндром, шейкой вала и подшипником и других сочленений возникает при деформации деталей узлов трения в результате их перегрузок в циклах переходных режимов. Для предотвращения задиров поверхности трения покрывают, например, пористым хромом, дисульфидом молибдена, графитом или наносят на них вибрационным накатыванием специальный микрорельеф (рис. 241), что способствует аккумулированию дополнительного количества моторного масла на поверхностях деталей. При местных повышениях температуры аккумулированное масло выделяется из микро-впадин в основном в результате объемного расширения или выдавливания, что зависит от конструкции детали и условий ее работы.
Регулирование давления масла в главной линии смазочной системы по нескольким параметрам в соответствии со скоростным, нагрузочным и температурным режимами, осуществляемое с помощью специальных регуляторов давления, значительно улучшает условия смазывания узлов трения при работе двигателя на неустановившихся режимах.