Режимы смазки в ДВС
Потери на трение в двигателе в значительной степени определяют его механический кпд. Трение также вызывает износ сопряженных деталей и существенное выделение теплоты. Поэтому основным назначением моторного масла является снижение трения в двигателе путем создания оптимального режима смазки трущихся деталей и отвод теплоты от них.
Гидродинамический режим смазки возникает в случае, когда детали надежно разделены смазочным маслом (толщина слоя не менее 0,1 мкм). Масло находится под давлением и препятствует непосредственному контакту трущихся деталей. При этом потери на трение в узле минимальны, т.к. зависят в основном только от вязкости смазывающего материала.
В ДВС в режиме гидродинамической смазки большую часть времени работают подшипники коленчатого вала. Вращаясь, шейка захватывает слой масла и нагнетает их в клиновидный зазор. Под действием гидродинамических сил образуется масляный клин, и шейка вала всплывает в подшипнике, т.е. они разделяются слоем масла, предотвращающим непосредственное касание.
Поэтому, если узел работает в гидродинамическом режиме, главной характеристикой смазочного масла в отношении противоизносных свойств является только его вязкость. Но поскольку масло выполняет не только смазывающие функции, но и очищает детали двигателя, защищает их от коррозии в него вводится целый комплекс присадок для придания маслу этих качеств.
При снижении толщины смазочного слоя или его разрушении, что наблюдается при уменьшении вязкости масла и частоты вращения, а также увеличения нагрузки, трущиеся пары начинают работать в режимах полужидкостной, смешанной или граничной смазки, т.е. с непосредственным контактом сопряженных деталей. В ДВС такие условия смазки наблюдаются для пары шейка - вкладыши подшипника коленчатого вала при пуске, дя поршневых колец при положении поршня в ВМТ, где вязкость масла и скорость поршня минимальны, и для пары кулачок распределительного вала - толкатель при положении открытого клапана, года очень велики удельные давления. В этих случаях смазку трущихся поверхностей обеспечивают, формируемые на них граничные пленки из полярных молекул смазочной среды.
Схематично процесс формирования граничных пленок можно представить следующим образом. Полярно-активные молекулы масла притягиваются к поверхности масла, образуя мономолекулярную пленку. Аналогичное явление происходит и на другой поверхности, а в толще масла молекулы по-прежнему имеют хаотическое расположение.
В действительности процесс образования граничных пленок гораздо сложнее. Многие полярно-активные соединения масел химически взаимодействуют с металлом. При этом повышается пластичность поверхностных слоев, металл легче деформируется. Все это оказывает существенное влияние на снижение коэффициента трения и уменьшение интенсивности изнашивания.
Если при жидкостном трении надежность масляного слоя определяется главным образом вязкостью масла, то при граничной смазке вязкость существенного значения не имеет, т.к. поведение граничных пленок не подчиняется законам гидродинамики. Надежность, прочность пленок зависят от смазочных свойств масел, а также от физико-химических свойств металлов, на которых адсорбируются пленки. Вопросы вязкости масла отходят на второй план, и маловязкое масло с поверхностно-активными присадками по смазочному действию оказывается близким к высоковязкому маслу.
Режим граничного трения - предел работоспособности трущихся сопряжений. При жидкостном трении износ наблюдается только в основном при нарушении режима, при граничном он происходит всегда. Основное требование к качеству масла в этом случае - обеспечение возможно меньшего износа трущихся поверхностей, что зависит главным образом от химического состава масла и состояния узлов трения.
Полужидкостный (смешанный) режим смазки сочетает особенности гидродинамического и граничного режимов, т.е. нагрузка частично воспринимается масляным клином и частично микронеровностями поверхностей контакта сопрягающихся деталей.
При трении без смазки трущаяся пара работает в условиях масляного голодания. В зонах контакта трущихся поверхностей возникают высокие температуры, граничные пленки не могут предотвратить схватывания и сваривания металла в точечных зонах контакта, в результате чего могут наблюдаться натиры, задиры и наволакивания. Этот режим работы рассматривается как аварийный.
Комментарии:
Еще нет комментариев.
Оставить комментарий