Масляный насос двигателя внутреннего сгорания

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Полезная модель относится к области машиностроения по производству автомобильных и специализированных транспортных средств, а также к эксплуатации такой сложной наукоемкой техники, как автомобили, транспортные, транспортно-технологические машины и комплексы (ТТМиК), в том числе сельскохозяйственные, строительные, дорожные, погрузочно-разгрузочные машины и специальные машины. Важным условием является сокращение расходов на обслуживание, ремонт и эксплуатацию, достигаемое за счет повышения надежности автомобилей и ТТМиК. Предложенное устройство соответствует условию промышленной применимости и потребностям проводимых научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ при совершенствовании существующих машин и проектировании новых, а также при производстве и ремонте двигателей в автотранспортных предприятиях и авторемонтных заводах.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Полезная модель направлена на увеличение назначенного ресурса двигателя, предотвращения аварийных отказов средствами конструктивно-технологических улучшений на основе исследований в стадии доводки изделия на производстве. Производители исследуют и совершенствуют конструкцию ДВС и его систем, повышают качество производства, обеспечивают надежность и ресурс двигателей и их механизмов и систем на протяжении всего жизненного цикла.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Надежная работа деталей и систем двигателя внутреннего сгорания (далее - ДВС) достигается в том числе за счет организации подачи масла к ним. Наиболее удаленными от масляного насоса являются шатунные подшипники. Масло проходит к ним через коренные подшипники и каналы вращающегося коленчатого вала.
В процессе эксплуатации из-за изнашивания ДВС, вследствие снижения давления в системе смазки, возникают критические режимы, при которых шатунные подшипники испытывают масляное голодание из-за разрыва потока в подводящих каналах.
Исходя из анализа потерь давления масла до шатунных подшипников при изнашивании ДВС, для обеспечения постоянства потока масла к шатунным подшипникам и его неразрывности необходимо постоянное сохранение избыточного давления масла в системе смазки не ниже 0,2 МПа, например, путем увеличения производительности масляного насоса.
Поддержание давления в системе смазки в заданных пределах возможно увеличением производительности масляного насоса, а также подбором вязкости масла [1].
Учитывая, что не во всех ДВС после сборки, особенно при ремонте, масляные насосы обеспечивают необходимое давление, возникает необходимость в повышении производительности данных насосов.
Система смазки дизельного двигателя КАМАЗ комбинированная, с «мокрым» картером (фиг. 1) [2] и включает в себя: масляный насос (3), картер масляный (1), фильтр очистки масла (состоящий из полнопоточного (4) и частичнопоточного (9) фильтроэлементов), водомасляный теплообменник (7), масляные каналы в блоке и головках цилиндров, передней крышке и картере маховика, наружные маслопроводы, маслозаливную горловину, клапаны (2, 5, 6, 10) для обеспечения нормальной работы масляной системы и контрольные приборы (8).
Из картера через маслоприемник масло поступает в нагнетающую и радиаторную секции масляного насоса; далее оно подается в фильтр очистки масла, где очищается двумя фильтрующими элементами, затем поступает в главную магистраль, откуда по каналам в блоке и головках цилиндров направляется к коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала (11), втулкам коромысел и верхним наконечникам штанг толкателей.
Масляный насос является отдельным агрегатом, устанавливаемым на площадку стенда или блока цилиндров, приводится во вращение при помощи шестерни от ведущей шестерни стенда или коленчатого вала. Внутри корпуса маслонасоса расположены качающие шестерни, создающие давление и определенный расход масла, и которые подают масло в главную масляную магистраль двигателя, предохранительный клапан и клапан системы смазки.
ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
В качестве аналога можно привести двухсекционный насос (Патент № 2633727 МПК F04C2/08 (2006.01), F04C11/00 (2006.01) [3]), содержащий две секции, каждая из которых состоит из корпуса, в котором расположены ведущие и ведомые шестерни, ведущий и ведомый валики, опорами которых являются подшипники качения, и промежуточную пластину, отделяющую одну секцию насоса от другой. Исключение осевого перемещения ведущего вала вдоль оси обеспечивается стопорными кольцами, установленные в канавках ведущего валика, расположенных с противоположных сторон одной из ведущих шестерен.
Недостатком конструкции является невозможность при необходимости повышения производительности после сборки, особенно при ремонте масляного насоса
В аналоге по работе [4] можно привести утолщение вкладышей подшипников коленчатого вала в ДВС по мере изнашивания этих подшипников в эксплуатации. Вкладыши увеличенной толщины 0,05 мм устанавливаются без перешлифовки шеек коленчатого вала, за счет чего происходит снижение расхода масла через них и поднятие давления в системе смазки.
Предлагаемая полезная модель позволяет предотвратить возникновение аварийных отказов путем создания устройства масляного насоса повышенной производительности.
В качестве прототипа масляного насоса повышенной производительности рассматривается восстановленный шатун [4], при износах отверстия нижней головки более допустимого размера производится фрезерование плоскости разъема шатуна и крышки на 0,25 мм с последующей расточкой. Применяется также поршень с подрезкой днища во избежание возможного контакта между ним и головкой цилиндров (зазор между поршнем и головкой цилиндра после затяжки болтов ее крепления должен быть более 0,87 мм).
В предлагаемом устройстве проведено углубление колодцев под ведущую и ведомую шестерни нагнетательной секции корпуса масляного насоса на глубину 3 мм путем фрезерования поверхности днища А (фиг.2), с установкой на ведущий вал и ось ведомых шестерен сегментов соответственно ведущих и ведомых шестерен нагнетательной секции высотой 3 мм (фиг.3). Глубина фрезерования выбрана из условий остаточной толщины и прочности корпуса, а также достаточной по увеличению производительности. При этом сегменты ведущих и ведомых шестерен изготавливаются из соответствующих шестерен забракованного при дефектовке масляного насоса.
Техническим результатом предложенного устройства является повышение производительности масляного насоса за счет увеличения длины рабочей поверхности зубьев качающих шестерен при сохранении габаритных и посадочных размеров масляного насоса.
Согласно полезной модели предложен масляный насос двигателя внутреннего сгорания, состоящий из разъемного корпуса с колодцами под ведущую и ведомую шестерни, ведущего вала, оси ведомых шестерен, а также размещенных в колодцах ведущих и ведомых шестерен, выполненных с возможностью создания давления и расхода масла в смазочной системе за счет привода от коленчатого вала, при этом колодцы ведущей и ведомой шестерен нагнетательной секции корпуса углублены на 3 мм, а к ведущей и ведомой шестерням дополнительно приставлены сегменты шестерен толщиной 3 мм, отрезанные от соответствующих шестерен ремонтного фонда и обработанные шлифовкой со стороны отреза.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ И ИНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Сущность полезной модели поясняется чертежами и схемами:
Фиг.1 Схема смазочной системы двигателя КАМАЗ [2];
Фиг.2 Корпус нагнетательной секции масляного насоса;
Фиг.3 Масляный насос повышенной производительности.
ПОЗИЦИИ НА СХЕМАХ
Таблица 1
Позиция
Обозначение
1
картер масляный
2
клапан системы смазки
3
насос масляный
4
полнопоточный фильтроэлемент
5
термоклапан
6
перепускной клапан
7
теплообменник водомасляный
8
приборы контроля
9
частичнопоточный фильтроэлемент
10
клапан предохранительный
11
подача масла к коренным и шатунным шейкам
А
фрезеруемая поверхность нагнетательной секции корпуса масляного насоса
12
корпус нагнетательной секции масляного насоса
13
корпус радиаторной секции масляного насоса
14
проставка масляного насоса
15
шестерня ведущая радиаторной секции
16
шестерня ведомая радиаторной секции
17
шестерня ведущая нагнетательной секции
18
шестерня ведомая нагнетательной секции
19
сегмент ведущей шестерни нагнетательной секции
20
сегмент ведомой шестерни нагнетательной секции
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Джерихов В.Б. Автомобильные эксплуатационные материалы: учеб. пособие. Ч. II., Масла и смазки / В.Б. Джерихов; СПб.: Санкт-Петербургский гос. архит.-строит. ун-т, 2009. – 256 с. (55 стр.).
2. Руководства по эксплуатации. Двигатели КамАЗ: 740.19-200, 740.58-300, 740.14-300, 740.19-3902002РЭ. Набережные Челны: ОАО «КамАЗ», 2006. –107 с. (25 стр.).
3. Патент 202696 Российская Федерация, МПК G01L 7/00 (2006.01). Устройство для измерения давления масла в каналах систем смазки двигателей, машин и их агрегатов. Кулаков А.Т., Щигарцов И.М., Барыльникова Е.П., Кулаков О.А. – 2020105115, заявл. 02.03.2020; опубл. 03.03.2021, бюл. № 7.
4. Кулаков А.Т., Денисов А.С., Макушин А.А. Особенности конструкции, эксплуатации, обслуживания и ремонта силовых агрегатов грузовых автомобилей: Учебное пособие. – М.: Инфра-Инженерия, 2013. – 448 с.