СМАЗОЧНАЯ СИСТЕМА АВТОТРАКТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2000 года по МПК F02B67/04 

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано при проектировании смазочных систем двигателей тракторов и автомобилей.

Известна смазочная система автотракторного двигателя [1], содержащая масляную емкость, насос, фильтр, главную масляную магистраль и редукционный клапан.

Данная система обеспечивает требуемое регулировочное давление в главной масляной магистрали путем сброса избытка масла через редукционный клапан.

Основным недостатком указанной смазочной системы является то, что на всех режимах работы двигателя подача (производительность) масляного насоса значительно превосходит расход масла на смазывание деталей и сопряжений, а также невозможность обеспечения стабильного давления масла в главной масляной магистрали автотракторного двигателя.

Известна смазочная система автотракторного двигателя [2], содержащая масляную емкость, основной и вспомогательный масляные насосы, нагнетательные патрубки которых подключены к главной масляной магистрали, фильтры очистки масла, маслопрокачивающий насос с установленными в двух его нагнетательных патрубках обратными клапанами.

Данная система обеспечивает требуемое регулировочное давление в главной масляной магистрали только при пуске автотракторного двигателя (за счет маслопрокачивающего насоса) и на номинальном режиме его работы или близких к нему.

Основным недостатком описанной смазочной системы является невозможность обеспечения постоянства давления в главной масляной магистрали на всех эксплуатационных режимах работы автотракторного двигателя, а также сложность конструкции.

Известна смазочная система автотракторного двигателя [3], содержащая масляную емкость, основной масляный насос, нагнетательный патрубок которого подключен к главной масляной магистрали, вспомогательный масляный насос, вал которого через шестеренчатый механизм связан с валом автотракторного двигателя и с валом основного масляного насоса, а в его нагнетательном патрубке размещен регулирующий плунжер с приводом.

Данная система обеспечивает требуемое регулировочное давление в главной масляной магистрали за счет совместной работы основного и вспомогательного масляных насосов при срабатывании регулирующего плунжера.

Основным недостатком описанной смазочной системы является нестабильность давления масла в главной масляной магистрали в момент вступления в работу вспомогательного масляного насоса.

Известна смазочная система автотракторного двигателя [4], содержащая масляную емкость, основной масляный насос, нагнетательный патрубок которого сообщен с главной масляной магистралью, вспомогательный масляный насос с нагнетательным патрубком, корпус, разделенный диафрагмой на две полости, регулирующий плунжер, соединенный с диафрагмой, пружину, привод основного и вспомогательного масляных насосов, выполненный в виде дифференциального механизма, состоящего из корпуса с жестко закрепленным зубчатым венцом, сателлитов и двух ведомых шестерен, одна из которых жестко связана с коленчатым валом автотракторного двигателя, другая - с валом основного масляного насоса, а его ведущая шестерня - с валом вспомогательного насоса, причем для понижения частоты вращения вала основного масляного насоса (из-за чего подача его уменьшается) нагнетательный патрубок вспомогательного масляного насоса гидравлически, через сквозное отверстие регулирующего плунжера, может быть связан с гидроприводом, состоящим из гидродвигателя, емкости для рабочей жидкости, вытяжного вентилятора, труб и глушителя автотракторного двигателя.

Данная система обеспечивает стабилизацию давления масла в главной масляной системе на всех режимах работы автотракторного двигателя.

Недостатком этой смазочной системы являются сложность конструкции, так как для поддержания постоянного давления в главной масляной магистрали система дополнительно включает в себя гидродвигатель, емкость для рабочей жидкости, вентилятор, трубы и глушитель автотракторного двигателя, которые непосредственно узлами и агрегатами смазочной системы не являются, а также необходимость применения специальной рабочей жидкости, циркулирующей в дополнительной гидросистеме.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является смазочная система автотракторного двигателя [5], содержащая масляную емкость, основной и вспомогательный масляные насосы, нагнетательные патрубки которых сообщены с главной масляной магистралью, корпус, разделенный диафрагмой на две полости, одна из которых сообщена с главной масляной магистралью, регулирующий плунжер, соединенный с диафрагмой, пружину, привод основного и вспомогательного масляных насосов, выполненный в виде дифференциального механизма, состоящего из корпуса с жестко закрепленным зубчатым венцом, соединенным с коленчатым валом автотракторного двигателя через ведущую шестерню, сателлитов и двух ведомых шестерен, кинематически связанных с ведущими шестернями основного и вспомогательного масляных насосов.

Данная система обеспечивает поддержание постоянного давления в главной масляной магистрали на всех режимах работы автотракторного двигателя.

Основным недостатком данной смазочной системы является достаточно сложная конструкция, требующая наличия в регулирующем плунжере двух сквозных отверстий цилиндрической формы, соединяющих основной и (или) вспомогательный масляные насосы с главной масляной магистралью. Кроме того, требуется установка уплотнений плунжера с целью недопущения утечек масла через зазор плунжер - корпус и попадания его из нагнетательной полости основного насоса в нагнетательную полость вспомогательного насоса и, наоборот, что при одновременной подаче масла насосами нарушает их работу.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение конструкции смазочной системы при обеспечении постоянного давления масла в главной масляной магистрали на всех эксплуатационных режимах работы автотракторного двигателя.

Поставленная цель достигается тем, что смазочная система автотракторного двигателя содержит масляную емкость, основной и вспомогательный масляные насосы, нагнетательные патрубки которых сообщены с главной масляной магистралью, корпус, разделенный диафрагмой на две полости, одна из которых сообщена с главной масляной магистралью, регулирующий плунжер, соединенный с диафрагмой, пружину, привод основного и вспомогательного масляных насосов, выполненный в виде дифференциального механизма, состоящего из корпуса с жестко закрепленным зубчатым венцом, соединенным с коленчатым валом автотракторного двигателя через ведущую шестерню, сателлитов и двух ведомых шестерен, кинематически связанных с ведущими шестернями основного и вспомогательного масляных насосов, причем другая диафрагменная полость корпуса сообщена с атмосферой, а при одинаковой частоте вращения ведущих шестерен подача вспомогательного насоса в два раза меньше основного насоса из-за разных геометрических параметров.

Существенным отличием предложенной смазочной системы от известных решений является то, что за счет сообщения одной из диафрагменных полостей корпуса с атмосферой, при достижении определенного давления масла в главной масляной магистрали, создается разность давлений в диафрагменных полостях, обеспечивающая деформацию диафрагмы и перемещение регулирующего плунжера, а также то, что основной и вспомогательный масляные насосы имеют различную подачу, а их нагнетательные полости сообщены с главной масляной магистралью, вращение от коленчатого вала автотракторного двигателя к ведущим шестерням масляных насосов передается через зубчатый венец корпуса дифференциального механизма и его ведомые шестерни.

При осуществлении смазочной системы выявленные отличительные признаки в совокупности с известными признаками обеспечивают получение положительного эффекта, заключающегося в упрощении конструкции смазочной системы при обеспечении постоянного давления масла в системе на всех эксплуатационных режимах работы автотракторного двигателя.

Предлагаемая смазочная система поясняется схемами. На фиг. 1 изображена принципиальная гидравлическая схема смазочной системы; на фиг. 2 - дифференциальный механизм привода масляных насосов.

Смазочная система автотракторного двигателя содержит (фиг. 1) масляную емкость 1, основной и вспомогательный масляные насосы 2 и 3, нагнетательные патрубки 4 и 5 которых сообщены с главной масляной магистралью 6, корпус 7, разделенный диафрагмой 8 на две полости 9 и 10, одна из которых сообщена с главной масляной магистралью 6, регулирующий плунжер 11, соединенный с диафрагмой 8, пружину 12, привод 13 (фиг. 2) основного и вспомогательного масляных насосов 2 и 3, выполненный в виде дифференциального механизма 14, состоящего из корпуса 15 с жестко закрепленным зубчатым венцом 16, соединенным с коленчатым валом автотракторного двигателя через ведущую шестерню 17, сателлитов 18 и двух ведомых шестерен 19 и 20, кинематически связанных с ведущими шестернями 21 и 22 основного и вспомогательного масляных насосов 2 и 3, причем другая диафрагменная полость 9 корпуса 7 сообщена с атмосферой, а при одинаковой частоте вращения ведущих шестерен 21 и 22 подача вспомогательного насоса 3 в два раза меньше основного насоса 2 из-за разных геометрических параметров.

При неработающем автотракторном двигателе регулирующий плунжер 11 занимает крайнее правое положение, отсоединяя нагнетательный патрубок 5 вспомогательного масляного насоса 3 от главной масляной магистрали 6. Вспомогательный масляный насос 3 при этом гидравлически закрыт и его ведущая шестерня 22 заблокирована.

При пуске автотракторного двигателя вращение от его коленчатого вала передается на ведущую шестерню 17, зубчатый венец 16, корпус 15 и сателлиты 18 дифференциального механизма 14, при этом ведомая шестерня 19 дифференциального механизма 14 за счет жесткой кинематической связи с предварительно заблокированной ведущей шестерней 22 вспомогательного масляного насоса 3 оказывается заторможенной. Вследствие этого ведомая шестерня 20 дифференциального механизма 14 начинает вращаться быстрее, например, в два раза, что приводит к увеличению частоты вращения ведущей шестерни 21 основного масляного насоса 2, обеспечивая интенсивное заполнение маслом главной масляной магистрали 6 и диафрагменной полости 10 корпуса 7.

При достижении необходимого регулировочного давления масла в главной масляной магистрали 6, превышающего сопротивление упругости пружины 12, диафрагма 8, деформируясь, перемещает регулирующий плунжер 11 влево (в сторону открытия проходного сечения в нагнетательном патрубке 5), сообщая при этом нагнетательный патрубок 5 вспомогательного масляного насоса 3 с главной масляной магистралью 6, что приводит к разблокированию ведущей шестерни 22 вспомогательного насоса 3 и ведомой шестерни 19 дифференциального механизма 14. Вследствие этого ведущая шестерня 22 начинает вращаться, а вспомогательный насос 3 подавать масло в главную масляную магистраль 6. Пропорционально с этим понижается частота вращения ведущей шестерни 21, из-за чего подача основного насоса 2 уменьшается.

Причем частота вращения ведущей шестерни 22 вспомогательного насоса 3 зависит от величины перекрытия регулирующим плунжером 11 нагнетательного патрубка 5. Площадь поверхности диафрагмы 8, упругость пружины 12 и площадь поперечного сечения канала, соединяющего диафрагменную полость 10 с главной масляной магистралью 6, должны быть подобраны таким образом, чтобы при незначительном открытии патрубка 5 и подаче вспомогательного насоса 3 он уже работал.

Уменьшение частоты вращения ведущей шестерни 21 влечет за собой уменьшение подачи основного насоса 2, из-за чего понижается давление масла в главной масляной магистрали 6, пружина 12 переместит плунжер 11 вправо (в сторону перекрытия проходного сечения в нагнетательном патрубке 5), вследствие чего частота вращения зубчатого венца 16 и корпуса 15 дифференциального механизма 14, изменившись, повлечет увеличение частоты вращения ведущей шестерни 21 основного насоса 2, компенсируя падение давления масла в главной масляной магистрали 6 при снижении подачи вспомогательного насоса 3.

По сравнению с прототипом предложенная смазочная система обеспечивает постоянное давление масла в главной масляной магистрали 6 на любом скоростном режиме автотракторного двигателя за счет различной подачи основного и вспомогательного масляных насосов 2 и 3 при одинаковой частоте вращения, а также переменной частоты вращения ведущей шестерни 21 основного масляного насоса 2, следовательно, и его подачи.

Таким образом, поставленная цель достигается за счет применения двух (основного и вспомогательного) масляных насосов 2 и 3 разных геометрических параметров, обеспечивающих при одинаковой частоте вращения подачу масла в соотношении 2: 1, причем ведущая шестерня 21 основного насоса 2 связана с дифференциальным механизмом 14 таким образом, что при перекрытии, за счет разности давлений в диафрагменных полостях 9 и 10, нагнетательного патрубка 5 вспомогательного насоса 3 регулирующим плунжером 11 пропорционально изменяется частота вращения ведущей шестерни 21 основного насоса 2.

Источники информации
1. Тракторы и автомобили /Под ред. В.А. Скотникова.- М.: Агропромиздат, 1985, с. 94 -115.

2. Авторское свидетельство СССР N 1698460, кл. F 01 M 1/02, 1991 г.

3. Заявка ФРГ N 3814750, кл. F 02 B 67/04, 1989 г.

4. Патент РФ N 2024774, кл. F 02 B 67/04, 1994 г.

5. Авторское свидетельство СССР N 1744280, кл. F 01 M 1/02, 1992 г. (прототип).

Система смазки (СС) содержит масляную емкость, основной и вспомогательный масляные насосы (МН) с нагнетательными патрубками (НП), соединенными с главной масляной магистралью (ГММ), корпус, разделенный диафрагмой, связанной с регулирующим плунжером (РП), установленным в НП вспомогательного МН на две полости, одна из которых сообщена с атмосферой, другая - с ГММ. Привод МН выполнен в виде дифференциального механизма (ДМ), на корпусе которого установлен зубчатый венец, соединенный с шестерней, получающей вращение от коленвала двигателя, а ведомые шестерни ДМ находятся в зацеплении с ведущими шестернями (ВШ), МН. Геометрические параметры МН подобраны таким образом, что они обеспечивают подачу масла при одинаковой частоте вращения в соотношении 2: 1. При неработающем двигателе РП отсоединяет НП от ГММ и МН становится гидравлически закрытым. При пуске за счет ДМ ВШ вспомогательного МН оказывается заторможенной, а ВШ основного МН, вращаясь быстрее, обеспечивает интенсивное заполнение маслом ГММ. При достижении нормального давления масла в ГММ РП открывает канал НП, при этом ВШ разблокируется, МН начинает подавать масло в ГММ, пропорционально с этим снижается частота вращения ВШ и подача основного МН уменьшается. Это приводит к понижению давления масла в ГММ, перемещению РП в сторону перекрытия канала НП, изменению частоты вращения корпуса ДМ и, как следствие, к увеличению частоты вращения ВШ и подачи МН, компенсируя падение давления масла в ГММ. СС обеспечивает постоянное давление масла в ГММ на любом скоростном режиме двигателя за счет различной подачи основного и вспомогательного МН, а также переменной частоты вращения ВШ основного МН, следовательно, его подачи, причем без применения дополнительных узлов и специальной рабочей жидкости, непосредственно не относящихся к смазочной системе. 2 ил.

Смазочная система автотракторного двигателя, содержащая масляную емкость, основной и вспомогательный масляные насосы, нагнетательные патрубки которых сообщены с главной масляной магистралью, корпус, разделенный диафрагмой на две полости, одна из которых сообщена с главной масляной магистралью, регулирующий плунжер, соединенный с диафрагмой, пружину, привод основного и вспомогательного масляных насосов, выполненный в виде дифференциального механизма, состоящего из корпуса с жестко закрепленным зубчатым венцом, соединенным с коленчатым валом автотракторного двигателя через ведущую шестерню, сателлитов и двух ведомых шестерен, кинематически связанных с ведущими шестернями основного и вспомогательного масляных насосов, отличающаяся тем, что другая диафрагменная полость корпуса сообщена с атмосферой, а при одинаковой частоте вращения ведущих шестерен подача вспомогательного насоса в два раза меньше основного насоса из-за разных геометрических параметров.