Proovisõidu sisehõõrdumine II
Mootori erinevate osade määrimise tüübid ja määrimismeetod
Määrimiste tüübid
Liikuvate pindade vastasmõju, sealhulgas hõõrdumine, määrimine ja kulumine, on teaduse nimega triboloogia ja kui tegemist on sisepõlemismootoritega seotud hõõrdetüüpidega, määratlevad disainerid mitut tüüpi määrdeaineid. Hüdrodünaamiline määrimine on selle protsessi kõige nõutum vorm ja tüüpiline koht, kus see toimub, on väntvõlli pea- ja ühendusvarda laagrid, mis on palju suurema koormuse all. See ilmub laagri ja V-võlli vahelisse miniatuursesse ruumi ja tuuakse sinna õlipumba abil. Seejärel toimib laagri liikuv pind oma pumbana, mis pumpab ja jaotab õli edasi ning loob lõpuks piisavalt paksu kile kogu laagriruumi ulatuses. Sel põhjusel kasutavad disainerid nende mootorikomponentide jaoks varrukalaagreid, kuna kuullaagri minimaalne kokkupuutepind tekitab õlikihile ülisuure koormuse. Veelgi enam, selle õlikile rõhk võib olla peaaegu viiskümmend korda suurem kui pumba enda tekitatud rõhk! Praktikas edastatakse nendes osades olevad jõud õlikihi kaudu. Muidugi on hüdrodünaamilise määrimisoleku säilitamiseks vajalik, et mootori määrimissüsteem annaks alati piisavas koguses õli.
Võimalik, et mingil hetkel muutub määrdekile teatud osades kõrge rõhu mõjul stabiilsemaks ja kõvemaks kui metallosad, mida see määrib, ning viib isegi metallpindade deformatsioonini. Arendajad nimetavad seda tüüpi määrimist elastohüdrodünaamiliseks ja see võib avalduda ülalmainitud kuullaagrites, hammasratastes või klapitõstukites. Juhul, kui liikuvate osade kiirus üksteise suhtes muutub väga väikeseks, suureneb koormus märkimisväärselt või õli ei ole piisavalt, tekib sageli nn piirmääret. Sellisel juhul sõltub määrimine õlimolekulide adhesioonist tugipindadele, nii et neid eraldab suhteliselt õhuke, kuid siiski ligipääsetav õlikile. Kahjuks on sellistel juhtudel alati oht, et õhukese kile "torkavad" ebatasasuste teravad osad, seetõttu lisatakse õlidele sobivaid kulumisvastaseid lisaaineid, mis katavad metalli pikka aega ja takistavad selle otsese kokkupuute tagajärjel hävimist. Hüdrostaatiline määrimine toimub õhukese kilena, kui koormus muudab järsult suunda ja liikuvate osade kiirus on väga madal. Siinkohal väärib märkimist, et sellised laagerettevõtted nagu peamised ühendusvardad nagu Federal-Mogul on nende katmiseks välja töötanud uued tehnoloogiad, et nad saaksid lahendada probleeme start-stop-süsteemidega, näiteks laagrite kulumine sagedaste käivituste korral, osaliselt kuivad mida nad iga uue stardiga kokku puutuvad. Seda arutatakse hiljem. See sage käivitamine viib omakorda üleminekuni ühelt määrdeainetüübilt teisele ja seda määratletakse kui “segatud kilega määrdeainet”.
Määrimissüsteemid
Varasematel autotööstuse ja mootorrataste sisepõlemismootoritel ja isegi hilisematel disainilahendustel oli tilguti "määrimine", mille käigus õli sattus mootorisse omamoodi "automaatsest" määrdenipist raskusjõu mõjul ja voolas läbi või põles pärast selle läbimist. Disainerid määratlevad tänapäeval need määrimissüsteemid, samuti kahetaktiliste mootorite määrimissüsteemid, milles õli segatakse kütusega, kui "täieliku kadumisega määrimissüsteemid". Hiljem täiustati neid süsteeme, lisades õlipumba, mis varustas õli mootori sisemusse ja (sageli leitud) ventiilirongile. Nendel pumpamissüsteemidel pole aga mingit pistmist hilisemate sundõlitustehnoloogiatega, mis on kasutusel siiani. Pumbad paigaldati väljastpoolt, süües karterisse õli ja seejärel jõudis see pritsmetega hõõrdeosadeni. Ühendusvarraste alumises osas olevad spetsiaalsed labad pritsisid karterisse ja silindriplokki õli, mille tulemusel koguti liigne õli minivannidesse ja kanalitesse ning voolas raskusjõu mõjul pea- ja ühendusvarda laagritesse ja nukkvõlli laagrid. Omamoodi üleminek rõhu all sundõlitusega süsteemidele on Ford Model T mootor, milles hooratas sisaldas midagi vesiveskiratta sarnast, mis oli mõeldud õli tõstmiseks ja karteri külge torustamiseks (ja käigukasti märkimiseks), seejärel alumised osad väntvõll ja ühendusvardad kraapisid õli ja lõid osade hõõrumiseks õlivanni. See ei olnud eriti raske, arvestades, et nukkvõll oli samuti karteris ja klapid paigal. Esimene maailmasõda ja lennukimootorid, mis seda tüüpi määrdeainega lihtsalt ei töötanud, andsid tugeva tõuke selles suunas. Nii sündisid süsteemid, mis kasutasid sisemisi pumbasid ning segasurve- ja pihustusmääret, mida seejärel rakendati uutele ja raskema koormusega automootoritele.
Selle süsteemi põhikomponent oli mootoriga õlipump, mis pumpas õli rõhu all ainult põhilaagriteni, teised osad toetusid pihustatavale määrimisele. Seega ei olnud väntvõlli vaja moodustada soone, mis on vajalikud täielikult sunnitud määrimisega süsteemide jaoks. Viimane tekkis vajadusena kiirust ja koormust suurendavate mootorite väljatöötamisel. See tähendas ka seda, et laagreid tuli lisaks määrida, vaid ka jahutada.
Nendes süsteemides juhitakse surveõli põhi- ja alumisse ühendusvarda laagritesse (viimane saab õli läbi väntvõlli soonte) ja nukkvõlli laagritesse. Nende süsteemide suur eelis on see, et õli liigub praktiliselt läbi nende laagrite, s.t. läbib neid ja siseneb karterisse. Seega annab süsteem palju rohkem õli kui määrimiseks vajalik ning seetõttu jahutatakse neid intensiivselt. Näiteks 60ndatel võttis Harry Ricardo esmakordselt kasutusele reegli, mis nägi ette kolme liitri õli ringlust tunnis, see tähendab 3 hj mootori jaoks. – XNUMX liitrit õliringlust minutis. Tänapäeva jalgrattaid korratakse kordades rohkem.
Õli ringlus määrimissüsteemis hõlmab kere ja mootori mehhanismi sisseehitatud kanalite võrku, mille keerukus sõltub silindrite arvust ja asukohast ning ajastusmehhanismist. Mootori töökindluse ja vastupidavuse huvides on disainerid torujuhtmete asemel juba pikka aega eelistanud kanalikujulisi kanaleid.
Mootoriga töötav pump tõmbab karterist õli ja suunab selle korpuse välisele küljele paigaldatud sisseehitatud filtrile. Seejärel võtab see ühe (reas) või paar kanalit (bokseri või V-kujuliste mootorite jaoks), pikendades peaaegu kogu mootori pikkust. Seejärel suunatakse see väikeste põiksuunaliste soonte abil peamistele laagritele, sisenedes neile ülemise laagri kestaga sisselaskeava kaudu. Läbi laagris asuva perifeerse pilu jaotub osa õlist ühtlaselt laagrisse jahutamiseks ja määrimiseks, teine osa aga suunatakse alumisse ühendusvarda laagrisse läbi sama piluga ühendatud väntvõlli kaldus ava. Ülemise ühendusvarda laagri määrimine on praktikas keerulisem, nii et ühendusvarda ülemine osa on sageli reservuaar, mis on mõeldud kolvi alla õlipritsmete mahutamiseks. Mõnes süsteemis jõuab õli laagrisse ühendusvarda enda ava kaudu. Kolvipoldi laagrid on omakorda määritud pritsmetega.
Sarnane vereringesüsteemiga
Kui karterisse on paigaldatud nukkvõll või ketiülekanne, määritakse seda ajamit otsevooluõliga ja kui võll on paigaldatud peasse, määritakse ajamiketti kontrollitud õlilekkega hüdropikendussüsteemist. Mootoril Ford 1.0 Ecoboost määritakse ka nukkvõlli veorihm - antud juhul õlivanni kastmisega. Määrdeõli nukkvõlli laagritele tarnimise viis sõltub sellest, kas mootoril on alumine või ülemine võll – esimene saab selle tavaliselt väntvõlli põhilaagritelt soonitatult ja teine soonega ühendatuna peamise alumise soonega. või kaudselt eraldi ühise kanaliga peas või nukkvõllis endas ja kui võlli on kaks, korrutatakse see kahega.
Disainerid püüavad luua süsteeme, milles ventiile määritakse täpselt kontrollitud voolukiirusega, et vältida üleujutusi ja õli lekkimist silindrites olevate klappide juhikute kaudu. Täiendava keerukuse lisab hüdrotõstukite olemasolu. Kivimid, ebakorrapärasused määritakse õlivannis või pihustatakse miniatuursetes vannides või kanalite kaudu, mille kaudu õli põhikanalist väljub.
Mis puutub silindrikujulistesse seintesse ja kolviliistudesse, siis on need täielikult või osaliselt määritud õliga, mis väljub ja levib karteris alumiste ühendusvarda laagritest. Lühemad mootorid on konstrueeritud nii, et nende silindrid saaksid sellest allikast rohkem õli, kuna nende läbimõõt on suurem ja väntvõllile lähemal. Mõnes mootoris ammutab silindri sein täiendavat õli ühendusvarda korpuse külgaugust, mis on tavaliselt suunatud selle poole poole, kus kolb avaldab silindrile suuremat külgsurvet (seda, millele kolb töö ajal põlemise ajal survet avaldab). ... V-mootorites on tavaline, et vastassilindrisse liikuvast ühendusvardast õli süstitakse silindri seinale, nii et ülemine pool määritakse, ja seejärel tõmmatakse see alumisele küljele. Siinkohal väärib märkimist, et turbolaaduriga mootorite korral satub õli viimase laagrisse peamise õlikanali ja torujuhtme kaudu. Kuid nad kasutavad sageli teist kanalit, mis suunab õlivoolu spetsiaalsetele kolbidele suunatud düüsidele, mis on mõeldud nende jahutamiseks. Nendel juhtudel on õlipump palju võimsam.
Kuivakaevusüsteemides võtab õlipump eraldi õlimahutist õli vastu ja jagab seda samal viisil. Abipump imeb karterist õli / õhu segu (seega peab see olema suure mahutavusega), mis läbib seadet, et viimane eraldada ja tagastada reservuaari.
Määrimissüsteem võib sisaldada ka radiaatorit raskemate mootorite õli jahutamiseks (see oli vanade mootorite puhul tavaline tava, kasutades lihtsaid mineraalõlisid) või jahutussüsteemiga ühendatud soojusvahetit. Seda arutatakse hiljem.
Õlipumbad ja päästeklapid
Õlipumbad, sealhulgas käigupaar, on ülimalt sobivad õlisüsteemi tööks ja seetõttu kasutatakse neid laialdaselt määrdesüsteemides ning enamasti juhitakse neid otse väntvõllilt. Teine võimalus on pöörlevad pumbad. Viimasel ajal on hakatud kasutama ka liuglabaga pumpasid, sealhulgas muutuva töömahuga versioone, mis optimeerivad tööd ja seega ka nende jõudlust kiiruse suhtes ning vähendavad energiatarbimist.
Õlisüsteemid vajavad päästeklappe, kuna suurtel kiirustel ei vasta õlipumba tarnitava koguse suurenemine kogusele, mis võib läbi laagrite minna. Selle põhjuseks on asjaolu, et nendel juhtudel moodustuvad laagriõlis tugevad tsentrifugaaljõud, mis takistavad laagrisse uue õlikoguse tarnimist. Lisaks suurendab mootori käivitamine madalatel välistemperatuuridel õlivastupidavust koos viskoossuse suurenemise ja mehhanismide tagasilöögi vähenemisega, mis viib sageli õlirõhu kriitiliste väärtusteni. Enamik sportautosid kasutab õlirõhu andurit ja õli temperatuuriandurit.
(järgima)
Tekst: Georgy Kolev
