Ungerea motoarelor cu ardere interna

UNGEREA MOTOARELOR CU ARDERE INTERNA

TEORIA PROCESULUI DE UNGERE

Durabilitatea si economicitatea m.a.i. depind in mare masura de calitatea si eficienta sistemului de ungere, de calitatea materialelor suprafetelor in frecare si de insusirile uleiului de ungere.

Stratul de ulei introdus intre suprafetele in frecare are ca scop:

a)      micsorarea lucrului mecanic consumat pentru invingerea fortelor de frecare;

b)      reducerea uzurii pieselor aflate in miscare relativa;

c)      reducerea temperaturii pieselor in miscare;

d)     marirea etanseitatii camerei de ardere;

e)      evacuarea impuritatilor patrunse intre suprafetele in frecare.

Principalul tip de frecare intalnita in motor este frecarea de alunecare de toate felurile: uscata, lichida (vascoasa si limita), semiuscata si semilichida. Organele motorului lucreaza in conditii extrem de variate: fusurile arborelui cotit si ale arborelui de distributie au o miscare de rotatie; pistonul si segmentii au o miscare alternativa de translatie; boltul are o miscare oscilanta de rotatie etc. Presiunea de contact in lagare este de circa 30 daN/cm², iar intre cama si tachet este de ordinul miilor de daN/cm². In sfarsit, temperatura unor organe ale motorului ajunge la sute de grade, iar a altora numai la cateva zeci de grade.

Toate aceste aspecte ridica probleme deosebite pentru ungerea motorului, in conditiile utilizarii unui singur tip de ulei.

Procesul de lubrificatie se desfasoara normal daca:

a)      se alege rational tipul de ulei folosit;

b)      uleiul se distribuie corespunzator in motor:

b₁) consum minim de lucru mecanic pentru deplasarea uleiului la locurile de ungere;

b₂) asigurarea unei dozari care sa asigure un consum minim;

b₃) temperaturi adecvate ale pieselor motorului.

Uleiurile de ungere trebuie sa asigure urmatoarele cerinte:

a)      viscozitate optima, cu o variatie redusa in raport cu temperatura;

b)      stabilitate chimica ridicata;

c)      actiune eficienta impotriva uzurilor;

CLASIFICAREA SISTEMELOR DE UNGERE

Instalatia de ungere este destinata preluarii, depozitarii, transvazarii, filtrarii si debitarii uleiului pentru ungerea si racirea tuturor organelor motorului care, in timpul functionarii, efectueaza miscari relative, in scopul micsorarii pierderilor mecanice prin frecare si al reducerii uzurii.

In unele cazuri, instalatia de ungere, in afara de rolul ei principal, asigura si racirea pistoanelor, precum si actionarea unor mecanisme si dispozitive de comanda si reglare, la care uleiul sub presiune este folosit drept fluid de lucru. La motoarele navale supraalimentate, puternic solicitate, si care sunt alimentate cu combustibil greu, cresterea durabilitatii si economicitatii pot fi obtinute numai prin adoptarea unei instalatii de ungere optime si a sortului de ulei cu cele mai corespunzatoare insusiri de ungere.

Instalatiile de ungere folosesc urmatoarele sisteme de ungere:

a)      fortata (sub presiune);

b)      gravitationala;

c)      prin barbotare (stropire);

d)     mixta.

Sistemele de ungere gravitationale se realizeaza prin dispunerea rezervorului de ulei la un nivel superior instalatiei deservite. Se aplica insa numai la ungerea mecanismelor cu miscare de rotatie, solicitate moderat (lagarele radiale si axiale ale turbinelor cu gaze si cu vapori, ale turbosuflantelor si reductoarelor etc.).

Organele puternic solicitate ale motoarelor nu pot fi unse nici prin barbotare (debit de ulei insuficient) si de aceea, nici acest sistem nu este utilizat in domeniul m.a.i. Sunt utilizate sistemele de ungere fortata si mixt (o parte din piese sunt unse sub presiune, iar celelalte - cu solicitare redusa - prin barbotare).

Uleiul este introdus intre suprafetele organelor in frecare la o presiune de cca. 3.6 bar. Pentru ungerea cilindrilor m.a.c. in doi timpi, de puteri mari, se foloseste un subsistem de ungere separat, prin care se trimite ulei cu insusiri de neutralizare a reziduurilor datorate arderii combustibilului greu; dupa efectuarea ungerii acest ulei trebuie reconditionat.

In functie de locul de depozitare a uleiului de ungere, instalatiile de ungere pot fi:

a)      cu carter umed;

b)      cu carter uscat.

In cazul sistemului cu carter umed, uleiul este colectat si depozitat in carterul motorului, iar la sistemul cu carter uscat uleiul este colectat intr-un rezervor de circulatie amplasat, de regula, sub carterul motorului.

3. INSTALATIA DE UNGERE CU CARTER UMED

Instalatiile de ungere cu carter umed sunt folosite la motoarele de puteri mici si mijlocii, cum sunt MA sau unele MP la nave de dimensiuni relativ reduse.   

In figura 1 este prezentata schema instalatiei de ungere cu carter umed, la care, dupa efectuarea ungerii, uleiul este colectat in carterul motorului (baia de ulei) 1. De aici, uleiul este aspirat de catre pompa 2, prin sorbul cu sita 3. Pompa de ungere este prevazuta cu supapa de siguranta 4, care asigura evitarea suprapresiunilor in circuit.

Fig. 1

Refularea uleiului se face spre filtrul 5 direct sau prin racitorul de ulei 6, in functie de temperatura acestuia. Controlul temperaturii si vehicularea uleiului prin sau pe langa racitor sunt realizate de catre valvula termoregulatoare (termostatul) 7. Filtrul de ulei este dotat cu o supapa de scurtcircuitare (by-pass) 8, care permite trecerea uleiului spre magistrala principala (rampa de ungere) 9 atunci cand uleiul este rece sau filtrul este infundat. Este rationala plasarea racitorului inaintea filtrului pentru ca acesta sa retina si eventualele impuritati din racitor. Magistrala principala de ungere este constituita, de regula, din canalizatia interioara a arborelui cotit. De aici, uleiul ajunge la fiecare lagar palier al arborelui cotit 10, asigurand ungerea fusurilor. Tot din magistrala principala se ia uleiul necesar ungerii lagarelor arborelui de distributie 11, pompei de injectie 12 si turbosuflantei 13. Prin canalele executate in bratele arborelui cotit, uleiul ajunge la lagarele de biela, asigurand ungerea fusurilor maneton.

De aici, uleiul trece prin canalul interior al bielei, ajunge la boltul pistonului, dupa care se scurge pe mantaua pistonului si pe cilindru ajungand din nou in carter. Uleiul care scapa prin partile

laterale ale lagarelor de biela, fiind centrifugat prin rotirea arborelui cotit ajunge si pe suprafetele inferioare ale cilindrilor, realizandu-se astfel ungerea prin barbotare a acestor zone.

Instalatia este prevazuta cu pompa de preungere 14 (manuala sau electrica), care asigura realizarea presiunii de ungere inainte de lansarea motorului si dupa oprirea acestuia, in timpul virarii. Temperatura uleiului este masurata cu ajutorul termometrelor 16 si 18, care asigura supravegherea caderii de temperatura in racitor.

Presiunea uleiului de ungere este masurata la iesirea si intrarea din motor cu ajutorul manometrelor 15 si 17, presiunea la intrare masurandu-se la nivelul ultimului lagar palier al arborelui cotit.

Masurarea nivelului de ulei in baie se realizeaza cu ajutorul tijei (jojei) 19, montata in conducta 20. Prin aceasta conducta se poate realiza completarea nivelului de ulei. La motoarele de puteri mai mari, in acest scop, este utilizat un subsistem special, comun pentru toate MA ale navei. Subsistemul este dotat cu tancul de depozitare 21, in care uleiul este introdus printr-o priza de punte si filtrul grosier 22. Cu ajutorul pompei 23 se poate realiza atat trimiterea uleiului din tanc in carterul motorului, pentru completare, cat si aspirarea uleiului din carter si refularea in exteriorul sistemului. Manevrele se executa cu ajutorul valvulelor cu trei cai 24 si a valvulelor 25.

INSTALATIA DE UNGERE CU CARTER USCAT

La motoarele navale de puteri mari se utilizeaza instalatii de ungere cu carter uscat. In figura 2 este prezentata schema unui sistem de ungere la care uleiul este colectat intr-un tanc

Fig.    2

separat 2, denumit tanc de serviciu sau de circulatie. Din tancul de serviciu 2, prin intermediul unuia dintre filtrele 3, uleiul este aspirat de catre una dintre pompele 4. In functie de temperatura uleiului, acesta este refulat spre filtrul principal 6, direct sau prin intermediul unuia dintre schimbatoarele de caldura (racitoarele de ulei) 5. Circuitul este realizat automat de catre valvula termoregulatoare 20, asigurandu-se astfel o temperatura aproximativ constanta a uleiului de ungere. Din filtrul 6, uleiul trece prin tancul de nivel 8, unul din cele doua filtre fine 9 si prin filtrul magnetic 10, ajungand in colectorul 11. Tancul de nivel 8 asigura posibilitatea verificarii cantitatii de ulei existente in instalatie.

Din colectorul 11, uleiul ajunge la fiecare fus palier al arborelui cotit; dupa ungerea palierului, prin orificiile practicate in arborele cotit, uleiul ajunge la lagarul de biela. La motoarele in doi timpi, cu cap de cruce, prin canalele executate in biela, uleiul ajunge la lagarele si la patinele capului de cruce, realizand ungerea acestora.

Tot prin capul de cruce, poate fi trimis si lichidul de racire a capului pistonului. Dupa efectuarea ungerii, uleiul ajunge din nou in tancul de serviciu 2, dupa care circuitul este reluat. Trecerea uleiului din carterul motorului in tanc se poate realiza gravitational (prin plasarea tancului la un nivel inferior motorului) sau fortat, cu ajutorul uneia sau mai multor pompe de extractie.

In vederea eliminarii impuritatilor si a apei din ulei, se prevede grupul de separatoare 12 si filtrul termochimic 7. Uleiul este introdus in instalatie prin priza de punte prevazuta cu filtrul grosier 13 si este pastrat in tancul de depozitare 14. De aici, cu pompa de transfer 15, uleiul este trimis in instalatia propriu-zisa.

Uleiul impurificat sau uzat este colectat in tancul de reziduuri 16. Colectarea uleiului se realizeaza direct de la motor, de la purjele filtrelor fine si de la racitoarele de ulei. Instalatia este prevazuta cu manovacumetrele 17, manometrele diferentiale 18 si termometrele 19.