Масляная система. Назначение системы

Масляная система.
Назначение системы. Масляная система тепловоза предназначена для смазки трущихся частей энергетической установки, гидропередачи и вспомогательных агрегатов, отвода тепла от энергетической установки и гидропередачи, размещения запасов, фильтрации, охлаждения и подогрева масла (в холодное время года). К масляной системе относятся масляные насосы, масловоздушные радиаторы или водомасляные теплообменники, фильтры, регулирующие клапаны, трубопроводы, контрольно-измерительные приборы, масляные баки.
К маслам, применяемым для смазки дизеля и гидропередачи, предъявляют специальные требования. Для обеспечения нормальной работы двигателя требуются дизельные масла определенной вязкости, сохранение смазывающих свойств при высоких и низких температурах, высокая противоокислительная устойчивость. По наличию присадок и величине кинематической вязкости в зависимости от типа дизеля применяют масла, вязкость которых (12—22)·10^-6 м²/с при температуре 100 °С. Для дизелей используются масла марок М14В2 и М14Г2 ГОСТ 12337-84.
Для гидропередачи требуется масло с малой вязкостью (повышение вязкости увеличивает потери на трение в лопастной системе), высокими смазочными свойствами при температуре 100—150 °С и пониженной вспениваемостью при этой температуре. Таким требованиям отвечает масло турбинное Т₂₂ ГОСТ 32-74. В современных тепловозах с гидропередачей масляную систему дизеля со вспомогательным оборудованием выполняют отдельно от масляной системы гидропередачи.
В пассажирских тепловозах ТЭП60, ТЭП70 и ТЭП80 вращение вентиляторов системы охлаждения дизеля осуществляется гидростатическим приводом, рабочей жидкостью которого также является масло. Масляная система этого привода состоит из самостоятельного контура, не связанного с масляной системой дизеля. Она рассмотрена при описании приводов вентиляторов охлаждающих устройств.
Для выполнения перечисленных выше функций масляную систему делают замкнутой, циркуляционной. Для энергетической установки она состоит из внутренней смазочной системы дизеля и внешней системы, которая обеспечивает циркуляцию, охлаждение и очистку масла. Условия работы масляной системы характеризуются несколькими особенностями. Масло отводит от дизеля значительные количества теплоты, эквивалентные примерно 20—25 % его эффективной мощности (табл. 4.1). В то же время температура масла не должна быть высокой (обычно 60—80°С, наибольшая до 88 °С).
Охлаждение нагретых деталей дизеля осуществляется благодаря теплообмену с циркулирующим в системе маслом. Поэтому подача масляного насоса, обеспечивающего нужную интенсивность циркуляции масла, определяется из уравнения теплового баланса: количество тепла Р_м (кВт), выделяемого в масло в единицу времени, должно равняться количеству тепла, воспринимаемого маслом с учетом его теплоемкости:
(4.10)
где с_м — теплоемкость масла кДж/(кг·К); ρ_м — плотность масла, кг/м³; Q_м — объемный расход масла (теоретически необходимая подача насоса), м³/с; Δt_м — разность температур масла на выходе из дизеля и на входе в него.
Для нормальной работы дизеля необходимо, чтобы разность температур Δt_м была не больше 9—15 °С. Тогда, например, для дизеля 2А-5Д49 при с_M= 2,05 кДж/(кг·К), ρ_м = 900 кг/м³ и Δt_м ≈ 10°С, Р_м = 535 кВт (см. табл. 4.2):
(4.11)
В действительности у насоса дизеля расход 110 м³/ч. Так как в масляную систему заливается примерно 1300 кг масла (1,44 м³), то весь объем масла за час перекачивается 110/1,44 = 76 раз. Таким образом, весь круг циркуляции в зоне высоких температур масло проходит менее чем за одну минуту. При такой интенсивности циркуляции в масле со временем протекают различные физико-химические процессы, ухудшающие его свойства.
В цилиндрах масло соприкасается с горячими газами (температура 1700—2000 °С), нагретыми поверхностями цилиндров и поршней (температура 300—400 °С). При этом масло частично сгорает и коксуется. Часть масла запекается в виде тонкой лаковой пленки на стенках цилиндров и днищах поршней, образуя нагар. При работе дизеля частицы нагара, кокса, сажи, золы под давлением газов из камеры сгорания через зазоры между гильзами, поршнями и поршневыми кольцами попадают в картер дизеля и накапливаются в нем. Масло, в процессе циркуляции стекающее из поршней в картер, разбрызгивается и, соприкасаясь с воздухом картера, окисляется. При окислении масла в нем образуются как твердые частицы, так и густые осадки, которые, отлагаясь на стенках маслопроводов, уменьшают их сечения и затрудняют циркуляцию масла. Кроме того, в масло постоянно попадают мелкие металлические частицы, в результате исстирания поверхностей деталей дизеля и его агрегатов. Они из-за циркуляции масла увеличивают износ трущихся деталей. Неблагоприятной особенностью твердых частиц любого происхождения, накапливающихся в смазочном масле, является их высокая дисперсность (размеры частиц до 1—2 мкм).
Таблица 4.2
Интенсивность отвода тепла тепловозных дизелей 
В результате накопления твердых частиц, продуктов сгорания и окисления ухудшаются смазочные свойства масла. Так называемое «старение» масла в процессе работы требует периодической его замены, так как «состарившееся» масло не только не уменьшает износа деталей дизеля, но и может способствовать его увеличению из-за высокого содержания абразивных частиц. Для продления срока службы масла из него необходимо отделять накапливающиеся твердые частицы и осадки. При хорошей очистке срок службы масла можно продлить в два-три раза с одновременным уменьшением износа деталей дизеля. Очистка масла в системах смазки тепловозных дизелей осуществляется непрерывной его фильтрацией. Для надежности очистки система фильтрации масла состоит обычно из нескольких различных фильтров, включенных последовательно или параллельно.