Масляный насос предназначен для создания давления в системе смазки, и тем самым обеспечить смазку движущихся частей двигателя внутреннего сгорания. В системе смазки с сухим картером масляный насос дополнительно выполняет функцию перекачки масла из картера двигателя в масляный бак.
Масляный насос приводится в действие от коленчатого вала или распределительного вала с помощью приводного вала.
По характеру управления масляные насосы разделяются на нерегулируемые и регулируемые. Нерегулируемые насосы поддерживают постоянное давление в системе смазки с помощью редукционного клапана. В регулируемых насосах постоянное давление поддерживается путем изменения производительности насоса. В зависимости от конструкции различают масляные насосы шестеренного и роторного типа.
Масляный насос шестеренного типа представляет собой две шестерни – ведущую и ведомую, размещенные в корпусе. Масло в насос поступает через всасывающий канал, захватывается шестернями и нагнетается в систему через нагнетательный канал. Производительность шестеренного насоса пропорциональна частоте вращения коленчатого вала. При превышении давления нагнетаемого масла определенной величины срабатывает редукционный клапан и перепускает часть масла во всасывающую полость или непосредственно в картер двигателя.
Различают два вида конструкций шестеренных насосов:
- шестеренный насос с наружным зацеплением (шестерня около шестерни);
- шестеренный насос с внутренним зацеплением (шестерня в шестерне).
При равной производительности шестеренный насос с внутренним зацеплением имеет меньшие габаритные размеры. Масляные насосы шестеренного типа являются нерегулируемыми.
Масляный насос роторного типа объединяет два ротора – внутренний (ведущий) и внешний (ведомый), которые помещены в корпус. Масло всасывается в насос, захватывается лопастями роторов и нагнетается в систему. Также как в шестерном насосе, при необходимости срабатывает редукционный клапан. Указанную конструкцию имеет нерегулируемый роторный насос.
Более совершенной конструкцией является регулируемый масляный насос роторного типа, который обеспечивает постоянное давление во всем диапазоне частоты вращения коленчатого вала.
Для реализации функции регулирования давления в конструкцию роторного насоса добавлен подвижный статор с регулировочной пружиной. Регулирование производится путем изменения объема полости между ведущим и ведомым роторами за счет поворота статора.
Применение регулируемого масляного насоса позволяет снизить величину отбираемой мощности от двигателя (в среднем на 30%), износ масла благодаря меньшей оборачиваемости, вспенивание масла.
Принцип работы регулируемого роторного насоса
При увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя увеличивается потребность в масле и соответственно происходит падение давления в системе. С падением давления регулировочная пружина сдвигает статор, который в свою очередь изменяет положение ведомого ротора. Соответственно увеличивается объем всасывающей полости и повышается производительность насоса.
При уменьшении частоты вращения коленчатого вала двигателя, уменьшается расход масла и повышается давление в системе. За счет повышения давления сжимается регулировочная пружина, которая перемещает статор и изменяет положение ведомого ротора. Это приводит к уменьшению объема всасывающей полости и снижению производительности насоса.
В современных автомобилях смазка основных узлов двигателя осуществляется преимущественно под давлением. Для создания последнего на требуемом уровне в конструкции системы предусмотрен масляный насос. Он выполняет цикличную подачу масла, обеспечивая непрерывность процесса. От точности работы маслонасоса зависит долговечность деталей двигателя, расход топлива (механические потери энергии) и уровень вредных выбросов.
Виды и устройство насосов
Основной принцип работы всех масляных насосов двигателей схож: всасывание моторного масла из поддона картера (масляного бака) и нагнетание в магистрали системы смазки. Конструктивно это могут быть шестеренчатые, роторные и пластинчатые насосы с возможностью принудительной регулировки уровня давления или без таковой. Отличается и способ приведения их в действие.
Шестеренчатые насосы
Этот тип механизмов относится к нерегулируемым. Привод такого масляного насоса осуществляется от коленчатого вала двигателя. На практике это означает, что уровень давления напрямую зависит от оборотов мотора. Чтобы при этом давление масла в нагнетательной магистрали системы смазки было постоянным и не превышало критических значений, такие масляные насосы всегда дополняются редукционным клапаном.
Шестеренчатый масляный насос с внешним зацеплением
Конструктивно шестеренчатый насос состоит из следующих элементов:
- Ведущая шестерня, соединенная с коленвалом.
- Ведомая шестерня, приводимая в движение ведущей шестерней.
- Герметичный корпус с нагнетательным и всасывающим каналами.
- Редукционный клапан масляного насоса — он представляет собой плунжер с пружиной, который при повышении давления отжимается, открывая канал сброса масла.
- Уплотнители (сальники).
Шестеренчатые насосы могут быть:
- С внешним зацеплением — шестерни располагаются рядом и имеют внешние зубья. Недостатком данного типа является сложность достижения высокого уровня сжатия, поскольку это провоцирует рост удельных давлений в зоне зацепления зубьев. И хотя благодаря применению специального разгрузочного паза проблему можно решить, насосы с подобным пазом неэффективны для широкого спектра частот вращения и на малых оборотах производительность будет очень мала.
- С внутренним зацеплением — ведущая шестерня имеет внешние зубья и расположена внутри ведомой, зубья которой направлены внутрь. Шестерни не имеют общей оси и образуют полукруглый зазор (полость). Такой маслонасос имеет более компактные размеры.
Принцип работы шестеренчатого насоса очень прост: смазка поступает внутрь через всасывающий канал, где сжимается шестернями и выталкивается под давлением в нагнетательный канал. Маслонасосы с внутренним зацеплением также могут оснащаться разделительным серпом (серповидной перегородкой). Он устанавливается между зубьями роторов в зоне из максимального удаления друг от друга. Благодаря этому происходит уплотнение полостей нагнетания и обеспечивается более высокое рабочее давление.
Масляные насосы автомобильных двигателей всегда приводятся в движение от мотора. Передача при этом может осуществляться посредством зубчатого зацепления, приводных цепей или ремней.
Роторные насосы для перекачки моторного масла
Маслонасосы роторного типа сходны с шестеренчатыми внутреннего зацепления. Однако вместо шестерней сжатие масла осуществляется при помощи неподвижного статора (большего диаметра) и подвижного ротора (расположенного внутри статора). Такие насосы могут быть нерегулируемыми (с редукционным клапаном) и регулируемые.
Роторный маслонасос ДВС
Нерегулируемые роторные масляные насосы имеют привод от коленвала и создают уровень давления пропорционально его вращению. Избыточное давление так же как и в шестеренчатых масляных насосах сбрасывается редукционным клапаном.
Отличием регулируемых роторных насосов является наличие подвижного статора и специальной регулировочной пружины. Сам процесс регулировки основан на принципе изменения объема рабочей полости (зазор между роторами), что осуществляется поворотом статора. Так, если частота вращения коленчатого вала повышается, двигатель потребляет больше масла, что приводит к снижению давления.
Пружина реагирует на это и перемещает статор, изменяя позицию ведомого ротора и изменяя рабочую полость насоса. Увеличивается производительность маслонасоса. Регулируемый маслонасос позволяет поддерживать стабильный уровень давления независимо от режима работы двигателя.
Пластинчатые или шиберные маслонасосы
Для некоторых типов двигателей может быть использован пластинчатый или шиберный масляный насос. Такая конструкция позволяет регулировать производительность исходя из оборотов двигателя.
Состоит шиберный насос из корпуса, внутри которого находятся ротор и статор. Их оси смещены, благодаря чему в нижней части образуется серповидный зазор. Ротор также оснащен подвижными пластинами, вставленными в специальные пазы. Под действием центробежной силы на участке зазора между ротором и статором они выдвигаются и образуют отдельные камеры сжатия масла. При вращении ротора объем камер постоянно изменяется. Когда объем увеличивается, создается разрежение и происходит всасывание масла. Когда камера уменьшается, давление возрастает и выполняется нагнетание.
Особенности эксплуатации и неисправности маслонасосов
В системах смазки с мокрым картером (масло находится в поддоне двигателя) маслонасос располагается между маслоприемником и фильтром в передней части двигателя. Для систем с сухим картером (резерв смазки находится в специальном баке) насос находится между масляным баком и очищающим фильтром. В некоторых моделях авто он также может находиться возле дополнительного масляного радиатора системы воздушного охлаждения. Его легко найти, ориентируясь на передачу привода масляного насоса, соединенную с коленвалом.
Ресурс насосов достаточно большой — несколько сотен тысяч километров пробега. Основными требованиями правильной эксплуатации этого узла является использование качественного масла, регулярная очистка фильтра, а также своевременная доливка и замена. Негативное влияние может оказать некорректный запуск двигателя, особенно в условиях пониженных температур, а также попадание в масло охлаждающей жидкости.
Наиболее распространенными проблемами являются:
- Износ зубьев шестерен или поверхности роторов.
- Увеличение зазоров между основными рабочими элементами и корпусом.
- Коррозия поверхностей.
- Поломка редукционного клапана (заклинивание, несвоевременное срабатывание).
- Неисправности привода масляного насоса.
Поломки масляного насоса приводят к нарушению режимов подачи смазки к основным узлам двигателя. При этом негативными для мотора являются как слишком высокое, так и низкое давление. В случае обнаружения неисправностей в маслонасосе в большинстве случаев его полностью меняют на новый.
Подписка на рассылку
Масляные насосы НШ относятся к важнейшим компонентам гидравлических систем разнообразных механизмов и машин. С их помощью рабочую жидкость (минеральное масло) нагнетают в гидравлические системы различного рода машин (трактора, сельхоз- и дорожные машины, автомобили) и приводов управления вспомогательными орудиями (навесные, прицепные, полунавесные). Они находят также широкое применение в механизме рулевого управления транспортных средств (рис. 1).
Шестеренчатый насос НШ состоит из двух шестерен — ведущей и ведомой, размещенных в корпусе. Принцип работы данного устройства прост. В процессе вращения роторов на входе насоса создается разрежение. Благодаря атмосферному давлению рабочая жидкость заполняет пространство межу зубьями и перемещается к выходному каналу. За счет зацепления зубьев жидкость выдавливается в систему под определенным давлением. Если давление нагнетаемого масла превысит допустимое значение для данной системы, происходит срабатывание редукционного клапана. При этом часть масла возвращается во всасывающий канал или поступает непосредственно в систему.
Насосы шестеренные типа НШ выпускаются в двух конструктивных исполнениях:
- наружного зацепления, это когда одна шестерня расположена около другой;
- внутреннего зацепления, в этом случае шестерня находится в шестерне (рис. 2).
Кроме того, насос НШ может быть как левого, так и правого вращения.
Насосы шестеренные типа НШ крепятся, как правило, на ВОМ (на валу отбора мощности). Передача крутящего момента осуществляется посредством шлицевого соединения вала насоса и ВОМ. Шестереночные насосы высокого давления могут быть установлены на различных стационарных конструкциях. При этом они могут быть приведены в действие с помощью электродвигателя или других двигателей.
Обеспечить высокоэффективную работу рассматриваемых устройств можно при выполнении следующих условий:
- Со стороны привода мощности должны быть исключены осевые и радиальные силы, способные оказать воздействие на ведущий вал.
- Необходимо убедиться перед подключением, что направление вращения ведущей шестерни совпадает с вращением приводного вал.
- Значение диаметра всасывающего трубопровода гидромагистрали должно быть больше, чем нагнетательного. При этом необходимо добиться значения скорости масла на всасывающей гидролинии максимум 1,5 м/с.
- В напорной гидролинии скорость рабочей жидкости (масла) не должна превышать значения в 5 м/с. Желательно, чтобы магистраль была как можно короче и без изгибов. Если линия содержит угловые соединения, нужно ограничить скорость движения жидкости до 3,5 м/с.
Масляные насосы НШ имеют рабочий объем от 10 до 250 см3 и выпускаются в двух модификациях: «У» (так называемые плоские) и «А» (круглые). Насос НШ 32 относится к наиболее популярным устройствам. Ниже приведены некоторые технические характеристики одного из агрегатов данного модельного ряда (НШ32У-3): объем — 32 см3; производительность — 68,6 л/мин; максимально создаваемое давление — 21 МПа.