На рис. 63 показана построенная по осредненным данным зависимость
количества масла, протекающего через двигатель ЗИЛ-130, от зазора в
коренных подшипниках. При изменении зазора от 0,05 до 0,105 мм (допуск
на изготовление деталей) расход масла через двигатель может увеличиться
в 2 раза (с 4,5 до 9 л/мин).
Предельный зазор в коренных подшипниках изношенного двигателя ЗИЛ-130
достигает 0,17—0,20 мм, а расход масла 18— 19 л/мин при n = 1500 об/мин
и 33 — 36 л/мин при п = 3000 об/мин.
Увеличение зазоров в коренных и шатунных
подшипниках приводит к повышению количества масла, прокачиваемого через
двигатель. На первых двигателях ЗИЛ-130 нижний вкладыш коренного
подшипника не имел маслораспределителыюй канавки, и смазка к шатунному
подшипнику подавалась в течение одной половины оборота коленчатого вала,
поэтому увеличение зазоров в шатунных подшипниках приводило лишь к
незначительному повышению количества масла, прокачиваемого через
магистраль. Так, при увеличении среднего зазора в шатунных подшипниках с
0,040 до 0,080 мм количество прокачиваемого масла возрастало на 25%.
Рис. 63.
При повышении температуры увеличивается количество
масла, прокачиваемого через подшипники двигателя и зазоры между
толкателями и их направляющими, вследствие уменьшения вязкости.
Зависимость этого количества масла от давления его перед подшипниками
(после масляных фильтров), частоты вращения коленчатого вала и
кинематической вязкости масла может быть представлена эмпирической
формулой (в л/мин)
Для нового двигателя ЗИЛ-130 постоянные в
зависимости от
исходных зазоров в соединениях имеют следующие значения:
А = 9,3--9,7; В = 0,9-1,8; С = 0,5; D = 0,13--0,14.
Как уже отмечалось, для повышения несущей способности наиболее
нагруженных нижних вкладышей коренных подшипников последние на первых
двигателях ЗИЛ-130 не имели маслораспределительной канавки. При такой
конструкции вследствие большой относительной ширины вкладыша толщина
масляной пленки в подшипнике увеличивается и, как следствие, уменьшаются
потери на
трение и понижаются температуры вкладыша и вала. Эти несомненные
преимущества при длительной эксплуатации двигателя исчезают. В
подшипники вместе с маслом попадает некоторое количество загрязнений,
которые циркулируют в кольцевой масляной канавке коренного подшипника до
тех пор, пока не будут выброшены через зоны стыка вкладыша (так
называемые холодильники) или через ненагруженные участки подшипника, в
которых зазор больше. Если нижний вкладыш не имеет
маслораспределительной канавки, то частицы загрязнений из канавки
верхнего вкладыша затягиваются в зазор между коленчатым валом и нижним
вкладышем, в результате чего на шейке вала появляются риски и царапины.
На нижнем вкладыше в зоне, соответствующей маслораспределительной
канавки на верхнем вкладыше, частицы загрязнений прорезают канавку. Уже
после пробега автомобилем 30—40 тыс. км глубина этой канавки достигает
0,1—0,2 мм, и несущая способность вкладыша заметно уменьшается.
В нормальных условиях эксплуатации автомобиля и двигателя описанная
система смазки работала надежно. Однако в некоторых специфических
условиях, например, при резком увеличении частоты вращения коленчатого
вала до 3500—4500 об/мин и холодном масле в картере, и особенно при
засоренной отложениями сетке маслоприемника, наблюдались отдельные
случаи за-диров или проворачивания шатунных вкладышей. При проведении
экспериментов с вкладышами с антифрикционным слоем из
высоко-оловянистого алюминия эти явления особенно заметны.
Для вкладышей этого типа были проведены опыты с непрерывной подачей
смазки к шатунным подшипникам.
Непрерывная подача масла осуществлялась по двум схемам. При схеме Б в
нижнем вкладыше коренных подшипников была сделана маслораспределительная
канавка, аналогичная канавке в верхнем вкладыше. При схеме А нижний
вкладыш не имел канавки, но в коренной шейке было сделано дополнительное
отверстие, которое позволило осуществить непрерывную подачу смазки к
шатуну от маслораспределительной канавки верхнего вкладыша. Применение
непрерывной подачи смазки к шатунным подшипникам значительно увеличило
количество масла, прокачиваемого через них. Это количество масла
увеличилось почти в 2 раза. Ниже приведено количество масла,
прокачиваемого через двигатель (в л/мин) при различных схемах подвода
смазки (в числителе — при давлении масла 2,0—2,2 кгс/см2, в знаменателе—
при 2,9—
3,1 кгс/см2):
Схема А . ..........9—11/12—14
Схема Б .....11—13/15—17
Серийная схема ........4—6/7—9
Поскольку схема А отличается от серийной только
наличием дополнительного отверстия в коренной шейке, можно сделать
вывод, что количество прокачиваемого масла увеличивается лишь
за счет расходов масла через шатунные подшипники.
При непрерывной подаче смазки к шатунным подшипникам температура масла,
выходящего из этих подшипников, понижается. При частоте вращения 3200
об/мин и полностью открытой дроссельной заслонке температура масла в
двигателе ЗИЛ-130 уменьшается более чем на 25° С.
При непрерывной подаче смазки по схеме Б на нижпих вкладышах коренных
подшипников рисок и царапин образуется еще больше, чем при серийной
схеме, вследствие того, что центробежные силы, действующие в канале
коренной шейки, отбрасывают загрязнения, к нижнему вкладышу, где
скапливаются загрязнения, затягиваемые из маслораспределительной канавки
верхнего вкладыша.
Длительные эксплуатационные испытания двигателей ЗИЛ-130 с непрерывной
подачей смазки к шатунным подшипникам с помощью маслораспределительной
канавки на нижнем коренном вкладыше показали, что износ вкладышей и шеек
коленчатого вала при этом не увеличивается. В настоящее время все
двигатели ЗИЛ-130 имеют коренные подшипники с маслораспределительной
канавкой на обоих вкладышах.
Расход масла (угар) в двигателе ЗИЛ-130 складывается из расходов масла
через зазоры цилиндро-поршневой группы и зазоры между направляющими
втулками и стержнями впускных и выпускных клапанов. Угар масла у
обкатанного двигателя ЗИЛ-130 с чугунными маслосъемными кольцами
составляет 0,19—0,23 кг/ч. При этом расход масла через зазоры между
стержнями и направляющими втулками клапанов равен 0,06—0,07 кг/ч, или
25—37% общего расхода масла. По мере износа двигателя угар масла
увеличивается. После работы двигателя в течение 1000 ч общий расход
масла возрастает до 0,44—0,46 кг/ч, а расход масла через зазоры втулок —
до 0,16—0,19 кг/ч. Для уменьшения расхода масла через эти зазоры на
стержни клапанов надевают защитные резиновые колпачки. Кроме того, на
верхнем конце направляющей втулки впускного клапана отверстие под
стержень выполнено с острой кромкой. Оба этих конструктивных мероприятия
позволяют уменьшить расход масла через зазоры между направляющими
втулками клапанов и их стержнями на 35—40%.
Угар масла в двигателе ЗИЛ-130 в значительной мере зависит от
конструкции маслосъемных колец. На основании данных сравнительных
испытаний чугунных и стальных пластинчатых хромированных маслосъемных
колец с осевым и тангенциальным расширителями было установлено, что
последние значительно лучше копируют неровности внутренней рабочей
поверхности цилиндра и регулируют толщину масляной пленки, а также
значительно снижают расходы масла.
Испытания двигателей, проведенные на пяти автомобилях ЗИЛ-130, показали,
что при чугунных маслосъемных кольцах
расход масла после пробега 12 тыс. км состовлял
примерно 0,35 кг на 100 км. В случае установки стальных пластинчатых
хромированных маслосъемных колец расход масла после такого же пробега
снизился до 0,09 кг на 100 км.
На двигателе, имеющем износ цилиндро-поршневой группы в пределах
0,1—0,15 мм (пробег в условиях эксплуатации около 100 тыс. км) после
замены чугунных поршневых колец на стальные пластинчатые угар масла
уменьшается примерно в 4—5 раз.
Сила прижатия сегмента стального пластинчатого кольца к гильзе цилиндра
влияет на условия регулирования расхода масла. Эта сила определяется
упругостью собственно сегмента и радиального расширителя кольца, а также
величиной начального и конечного зазоров между гильзой цилиндра и
поршнем.
Влияние упругости радиального расширителя на расход масла показано ниже:
Из этих данных следует, что близкий к минимальному
расход масла достигается при силе упругости радиального расширителя 3
кгс. Дальнейшее увеличение силы прижатия кольца к стенке гильзы цилиндра
незначительно изменяет расход масла. По чертежу сила упругости
расширителя равна 4—5 кгс. Расход масла на этом же двигателе с чугунными
маслосъемными кольцами равен 0,13 кг/ч.