Смазочная система двигателя — это совокупность взаимодействующих устройств, обеспечивающих непрерывную подачу к поверхностям трения очищенного смазочного материала (масла) в необходимом количестве при определенной температуре, под определенным давлением и возврат его в поддон картера. В зависимости от способа подачи масла к трущимся поверхностям различают смазочные системы трех типов: разбрызгиванием, под давлением, комбинированную.
Смазочная система большинства автотракторных двигателей комбинированная. В ней сочетаются способы подачи масла разбрызгиванием и под давлением. При комбинированной смазочной системе к наиболее нагруженным поверхностям трения сборочных единиц масло подается под давлением, а остальные поверхности смазываются маслом, разбрызгиваемым во внутренних полостях двигателя при его работе.
Комбинированная смазочная система включает в себя устройства для очистки и охлаждения масла. Это уменьшает расход масла и изнашивание деталей двигателя. Некоторые сборочные единицы многих двигателей имеют самостоятельные устройства для смазывания трущихся поверхностей деталей. Смазывание всех трущихся деталей сборочных единиц двигателя только под давлением сделать конструктивно сложно. Поэтому такой способ применяют лишь в сочетании с другими способами подачи масла.
Трение, возникающее при относительном перемещении одного тела по другому, называют трением движения. Причины трения: срезание (скалывание) выступов оприкасающихся поверхностей и молекулярное взаимодействие этих поверхностей в точках их контакта. Трение движения в большинстве случаев сопровождается изнашиванием трущихся поверхностей. В результате увеличиваются зазоры в сопряжении, возникает стук при работе машины и прогрессирует изнашивание деталей. На преодоление трения затрачивается механическая энергия, которая преобразуется в теплоту, в результате чего детали нагреваются. Изнашивание трущихся деталей и выделение теплоты — вот основные явления, вызываемые трением движения. В зависимости от условий и вида трения каждое из этих явлений имеет большее или меньшее значение.
В зависимости от характера относительного перемещения деталей трение движения может быть двух видов: скольжения и качения. Если между трущимися поверхностями тел нет смазочного материала, трение называют трением без смазочного материала. При наличии между этими поверхностями любого смазочного материала его называют трением со смазочным материалом. Смазочный материал вводят на поверхности трения для уменьшения силы трения и интенсивности изнашивания. Широко распространены жидкие и пластичные смазочные материалы. Когда трущиеся поверхности деталей полностью разделены жидким смазочным материалом, смазку называют жидкостной. Если же смазывание поверхностей частичное, ее называют полужидкостной. Жидкие смазочные материалы (масла) служат для снижения затрат мощности на трение, уменьшения изнашивания деталей, отвода теплоты, выделяющейся при трении. Масло смывает с трущихся поверхностей продукты изнашивания и всевозможные загрязнения, предохраняет эти поверхности от коррозии, а в отдельных случаях уплотняет подвижные сопряжения деталей.
Н. П. Петров, разработавший теорию жидкостной (гидродинамической) смазки, установил, что вал, находящийся в состоянии покоя (рис. 62, а), опирается на подшипники и зазора между соприкасающимися поверхностями вала и подшипника нет (hmin=0). При вращении вала первые слои масла, прилипшие к его поверхности, увлекают за собой следующие.
Рис. 62. Образование масляного клина при вращении вала в подшипнике скольжения.
Пришедшие в движение частицы масла под действием сил трения между слоями перемещаются из широкой части зазора в узкую — клиновую (рис. 62, б). В результате этого в области масляного слоя с наименьшим зазором (hmin) увеличивается давление, под действием которого вал как бы всплывает и лежит на масляной подушке. С ростом относительной скорости перемещения поверхностей (частоты вращения вала) все большее количество масла втягивается в клиновое пространство, вследствие чего повышается давление в масляном слое. Поэтому вал (рис. 62, в, г) стремится занять центральное положение в подшипнике и зазор hmin увеличивается. Когда наименьшая толщина масляного слоя превысит суммарную высоту неровностей поверхностей вала и подшипника, между поверхностями возникает жидкостная смазка. Масляный клин может образовываться и при движении одной смазанной плоской поверхности по другой, если имеется клиновидный зазор между поверхностями и относительная скорость их перемещения достаточно велика.
Несущая способность масляного слоя, его толщина и, следовательно, надежность обеспечения жидкостной смазки возрастают с повышением вязкости масла, увеличением скорости движения трущихся поверхностей и уменьшением нагрузки на эти поверхности. Однако с увеличением вязкости масла и скорости движения поверхностей возрастают и потери на трение. Одно из важных свойств масла — способность растекаться по поверхности металла и образовывать на ней плотно прилипающую неразрывную (даже при значительном давлении) пленку. При выдавливании масла из зазора между деталями на их поверхности остается тончайший слой масла толщиной в одну или несколько молекул, который силами молекулярного притяжения прочно связан с поверхностью деталей. В этом случае при относительном движении между поверхностями возникает граничная смазка. При жидкостной смазке потери энергии на трение и изнашивание деталей наименьшие. Но условия, которые требуются для жидкостной смазки, могут быть созданы только в некоторых подвижных соединениях, и то не во все периоды их работы. Многие соединения деталей двигателя, например стержень клапана — втулка, поршень — цилиндр, большую часть времени работают в условиях граничной смазки. Долговечность деталей подвижного сочленения, работающих при граничной смазке, уменьшается.
