اختبار الاحتكاك الداخلي للقيادة II

أنواع التشحيم وطريقة تزييت أجزاء المحرك المختلفة

أنواع التشحيم

تفاعلات الأسطح المتحركة ، بما في ذلك الاحتكاك والتشحيم والتآكل ، هي نتيجة علم يسمى ترايبولوجي ، وعندما يتعلق الأمر بأنواع الاحتكاك المرتبطة بمحركات الاحتراق الداخلي ، يحدد المصممون عدة أنواع من مواد التشحيم. التزييت الهيدروديناميكي هو الشكل الأكثر طلبًا لهذه العملية والمكان النموذجي الذي يحدث فيه هو في محامل القضيب الرئيسية والمتصلة بالعمود المرفقي ، والتي تخضع لأحمال أعلى بكثير. يظهر في المساحة المصغرة بين المحمل والعمود V ، ويتم إحضاره هناك بواسطة مضخة زيت. ثم يعمل السطح المتحرك للمحمل كمضخة خاصة به ، والتي تضخ الزيت وتوزعه بشكل أكبر وفي النهاية ينتج فيلمًا سميكًا بدرجة كافية في جميع أنحاء مساحة المحمل بالكامل. لهذا السبب ، يستخدم المصممون محامل جلبة لمكونات المحرك هذه ، نظرًا لأن الحد الأدنى من منطقة التلامس لمحمل كروي يخلق حمولة عالية للغاية على طبقة الزيت. علاوة على ذلك ، يمكن أن يكون الضغط في فيلم الزيت هذا أعلى بحوالي خمسين مرة من الضغط الناتج عن المضخة نفسها! عمليا ، تنتقل القوى في هذه الأجزاء من خلال طبقة الزيت. بالطبع ، من أجل الحفاظ على حالة التزييت الهيدروديناميكي ، من الضروري أن يوفر نظام تزييت المحرك دائمًا كمية كافية من الزيت.

من الممكن أنه في مرحلة ما ، تحت تأثير الضغط العالي في أجزاء معينة ، يصبح فيلم التشحيم أكثر ثباتًا وأصعب من الأجزاء المعدنية التي يقوم بتشحيمها ، وحتى يؤدي إلى تشوه الأسطح المعدنية. يطلق المطورون على هذا النوع من التشحيم elastohydrodynamic ، ويمكن أن يتجلى في الكرات المذكورة أعلاه ، في عجلات التروس أو في رافعات الصمامات. في حالة انخفاض سرعة الأجزاء المتحركة بالنسبة لبعضها البعض ، يزداد الحمل بشكل كبير أو لا يوجد إمدادات كافية من الزيت ، وغالبًا ما يحدث ما يسمى بتزييت الحدود. في هذه الحالة ، يعتمد التزييت على التصاق جزيئات الزيت بالأسطح الداعمة ، بحيث يتم فصلها بواسطة طبقة رقيقة نسبيًا ولكن لا يزال من الممكن الوصول إليها. لسوء الحظ ، في هذه الحالات ، هناك دائمًا خطر أن يتم "ثقب" الطبقة الرقيقة بأجزاء حادة من المخالفات ، لذلك ، يتم إضافة مواد إضافية مضادة للتآكل إلى الزيوت ، والتي تغطي المعدن لفترة طويلة وتمنع تدميره عن طريق الاتصال المباشر. يحدث التزييت الهيدروستاتيكي على شكل غشاء رقيق عندما يغير الحمل اتجاهه فجأة وتكون سرعة الأجزاء المتحركة منخفضة للغاية. وتجدر الإشارة هنا إلى أن الشركات المحملّة مثل قضبان التوصيل الرئيسية مثل Federal-Mogul قد طوّرت تقنيات جديدة لتغطيتها حتى تتمكن من حل مشاكل أنظمة بدء التشغيل مثل تآكل المحامل عند البدء المتكرر والجاف جزئيًا التي يتعرضون لها مع كل إطلاق جديد. هذا سوف يناقش في وقت لاحق. يؤدي بدء التشغيل المتكرر هذا بدوره إلى الانتقال من أحد أشكال مواد التشحيم إلى آخر ويتم تعريفه على أنه "زيوت تشحيم مختلطة".

أنظمة التشحيم

أقدم محركات الاحتراق الداخلي للسيارات والدراجات النارية ، وحتى التطورات اللاحقة ، كانت تحتوي على "تزييت" بالتنقيط يدخل فيه الزيت إلى المحرك من نوع من حلمة الشحوم "الأوتوماتيكية" تحت تأثير الجاذبية ثم يتدفق خلالها أو يحترق. يعرّف المصممون اليوم أنظمة التشحيم هذه ، بالإضافة إلى أنظمة التشحيم للمحركات ثنائية الشوط ، التي يتم فيها خلط الزيت بالوقود ، على أنها "أنظمة تزييت كاملة الخسارة". في وقت لاحق ، تم تحسين هذه الأنظمة بإضافة مضخة زيت لتزويد الزيت إلى داخل المحرك وإلى مجموعة الصمامات (التي غالبًا ما توجد). ومع ذلك ، فإن أنظمة الضخ هذه لا علاقة لها بتقنيات التشحيم القسري اللاحقة التي لا تزال مستخدمة حتى اليوم. تم تركيب المضخات خارجيًا ، لتغذية علبة المرافق بالزيت ، ثم وصلت إلى أجزاء الاحتكاك عن طريق الرش. تقوم الشفرات الخاصة الموجودة في الجزء السفلي من قضبان التوصيل برش الزيت في علبة المرافق وكتلة الأسطوانة ، ونتيجة لذلك تم تجميع الزيت الزائد في الحمامات الصغيرة والقنوات ، وتحت تأثير الجاذبية ، يتدفق إلى محامل القضيب الرئيسية والمتصلة و محامل عمود الحدبات. يعد محرك Ford Model T نوعًا من الانتقال إلى الأنظمة ذات التشحيم القسري تحت الضغط ، حيث تحتوي دولاب الموازنة على شيء يشبه عجلة طاحونة المياه ، والتي كانت تهدف إلى رفع الزيت وتوجيهه إلى علبة المرافق (ولاحظ ناقل الحركة) ، ثم تقوم الأجزاء السفلية من العمود المرفقي وقضبان التوصيل بكشط الزيت وإنشاء حمام زيت لفرك الأجزاء. لم يكن هذا صعبًا بشكل خاص نظرًا لوجود عمود الكامات أيضًا في علبة المرافق وكانت الصمامات ثابتة. أعطت الحرب العالمية الأولى ومحركات الطائرات التي لم تعمل ببساطة في مثل هذا التشحيم دفعة قوية في هذا الاتجاه. كانت هذه هي الطريقة التي ولدت بها الأنظمة التي تستخدم المضخات الداخلية والضغط المختلط والتشحيم بالرش ، والتي تم تطبيقها بعد ذلك على محركات السيارات الجديدة والأثقل تحميلًا.

كان المكون الرئيسي لهذا النظام عبارة عن مضخة زيت مدفوعة بالمحرك تضخ الزيت تحت الضغط فقط إلى المحامل الرئيسية ، بينما اعتمدت الأجزاء الأخرى على التزييت بالرش. وبالتالي ، لم يكن من الضروري تشكيل أخاديد في العمود المرفقي ، والتي تعتبر ضرورية للأنظمة ذات التشحيم القسري الكامل. نشأ هذا الأخير كضرورة مع تطوير المحركات التي تزيد السرعة والحمل. وهذا يعني أيضًا أنه لا يجب تشحيم المحامل فحسب ، بل أيضًا تبريدها.

في هذه الأنظمة ، يتم توفير الزيت المضغوط لمحامل قضبان التوصيل الرئيسية والسفلية (يتلقى الأخير الزيت من خلال الأخاديد الموجودة في العمود المرفقي) ومحامل عمود الكامات. الميزة الكبرى لهذه الأنظمة هي أن الزيت يدور عمليا من خلال هذه المحامل ، أي يمر من خلالها ويدخل في علبة المرافق. وبالتالي ، يوفر النظام زيتًا أكثر بكثير مما هو ضروري للتزييت ، وبالتالي يتم تبريده بشكل مكثف. على سبيل المثال ، في الستينيات ، قدم هاري ريكاردو لأول مرة قاعدة تنص على تداول ثلاثة لترات من الزيت في الساعة ، أي لمحرك 60 حصان. - 3 لترًا من الزيت المتداول في الدقيقة. يتم تكرار دراجات اليوم أكثر من مرة.

يتضمن تداول الزيت في نظام التزييت شبكة من القنوات المدمجة في الجسم وآلية المحرك ، ويعتمد تعقيدها على عدد وموقع الأسطوانات وآلية التوقيت. من أجل موثوقية ومتانة المحرك ، يفضل المصممون منذ فترة طويلة القنوات على شكل قناة بدلاً من خطوط الأنابيب.

تقوم المضخة التي يديرها المحرك بسحب الزيت من علبة المرافق وتوجيهه إلى مرشح داخلي مركب خارج الهيكل. ثم يأخذ واحدة (للخط) أو زوج من القنوات (لمحركات الملاكم أو على شكل حرف V) ، مما يؤدي إلى تمديد كامل طول المحرك تقريبًا. ثم ، باستخدام الأخاديد المستعرضة الصغيرة ، يتم توجيهه إلى المحامل الرئيسية ، ويدخلها من خلال المدخل الموجود في غلاف المحمل العلوي. من خلال فتحة طرفية في المحمل ، يتم توزيع جزء من الزيت بالتساوي في المحمل للتبريد والتشحيم ، بينما يتم توجيه الجزء الآخر إلى محمل قضيب التوصيل السفلي من خلال تجويف مائل في العمود المرفقي متصل بنفس الفتحة. يعد تشحيم محمل قضيب التوصيل العلوي أكثر صعوبة من الناحية العملية ، لذلك غالبًا ما يكون الجزء العلوي من قضيب التوصيل عبارة عن خزان مصمم لاحتواء بقع الزيت تحت المكبس. في بعض الأنظمة ، يصل الزيت إلى المحمل من خلال ثقب في قضيب التوصيل نفسه. محامل برغي المكبس ، بدورها ، مشحم بالرذاذ.

على غرار الدورة الدموية

عندما يتم تثبيت عمود كامة أو محرك سلسلة في علبة المرافق ، يتم تشحيم محرك الأقراص هذا بزيت مباشر ، وعندما يتم تثبيت العمود في الرأس ، يتم تشحيم سلسلة القيادة عن طريق التحكم في تسرب الزيت من نظام التمديد الهيدروليكي. في محرك Ford 1.0 Ecoboost ، يتم أيضًا تزييت حزام عمود الحدبات - في هذه الحالة عن طريق الغمر في وعاء الزيت. تعتمد طريقة تزويد زيت التشحيم لمحامل عمود الكامات على ما إذا كان المحرك يحتوي على عمود سفلي أو علوي - عادةً ما يستقبل المحرك الأول محزوزًا من المحامل الرئيسية للعمود المرفقي والأخير محززًا متصلاً بالأخدود السفلي الرئيسي. أو بشكل غير مباشر ، مع وجود قناة مشتركة منفصلة في الرأس أو في عمود الكامات نفسه ، وإذا كان هناك عمودان ، يتم ضرب هذا في اثنين.

يسعى المصممون إلى إنشاء أنظمة يتم فيها تشحيم الصمامات بمعدلات تدفق مضبوطة بدقة لتجنب الفيضانات وتسرب الزيت من خلال أدلة الصمامات في الأسطوانات. يتم إضافة تعقيد إضافي من خلال وجود المصاعد الهيدروليكية. يتم تشحيم الصخور والمخالفات في حمام زيت أو بالرش في حمامات مصغرة ، أو عن طريق القنوات التي يخرج الزيت من خلالها القناة الرئيسية.

أما بالنسبة للجدران الأسطوانية وأطراف المكبس ، فيتم تشحيمها كليًا أو جزئيًا بزيت يخرج وينتشر في علبة المرافق من محامل قضبان التوصيل السفلية. تم تصميم المحركات الأقصر بحيث تحصل أسطواناتها على المزيد من الزيت من هذا المصدر لأن قطرها أكبر وأقرب إلى العمود المرفقي. في بعض المحركات ، تسحب جدران الأسطوانة زيتًا إضافيًا من ثقب جانبي في مبيت قضيب التوصيل ، والذي يتم توجيهه عادةً نحو الجانب حيث يمارس المكبس ضغطًا جانبيًا أكبر على الأسطوانة (ذلك الذي يضغط عليه المكبس أثناء الاحتراق أثناء التشغيل). ... في المحركات على شكل V ، من الشائع حقن الزيت من قضيب توصيل يتحرك في الأسطوانة المعاكسة على جدران الأسطوانة بحيث يتم تشحيم الجانب العلوي ، ثم يتم سحبه إلى الجانب السفلي. وتجدر الإشارة هنا إلى أنه في حالة المحركات المشحونة بشاحن توربيني ، يدخل الزيت في محمل الأخير عبر قناة الزيت الرئيسية وخط الأنابيب. ومع ذلك ، غالبًا ما يستخدمون قناة ثانية توجه تدفق الزيت إلى فوهات خاصة موجهة نحو المكابس ، والتي تم تصميمها لتبريدها. في هذه الحالات ، تكون مضخة الزيت أكثر قوة.

في أنظمة الحوض الجاف ، تستقبل مضخة الزيت الزيت من خزان الزيت المنفصل وتوزعه بنفس الطريقة. تمتص المضخة المساعدة خليط الزيت / الهواء من علبة المرافق (لذلك يجب أن يكون لها سعة كبيرة) ، والتي تمر عبر الجهاز لفصل الأخير وإعادته إلى الخزان.

قد يشتمل نظام التزييت أيضًا على مبرد لتبريد الزيت في محركات أثقل (كانت هذه ممارسة شائعة للمحركات القديمة التي تستخدم زيوتًا معدنية بسيطة) أو مبادل حراري متصل بنظام التبريد. هذا سوف يناقش في وقت لاحق.

مضخات الزيت وصمامات التصريف

تعتبر مضخات الزيت ، بما في ذلك زوج التروس ، مناسبة للغاية لتشغيل نظام الزيت وبالتالي فهي تستخدم على نطاق واسع في أنظمة التزييت وفي معظم الحالات يتم دفعها مباشرة من العمود المرفقي. خيار آخر هو المضخات الدوارة. في الآونة الأخيرة ، تم استخدام مضخات الريشة المنزلقة أيضًا ، بما في ذلك الإصدارات المتغيرة الإزاحة ، والتي تعمل على تحسين التشغيل وبالتالي أدائها فيما يتعلق بالسرعة وتقليل استهلاك الطاقة.

تتطلب أنظمة الزيت صمامات تصريف لأن الزيادة في الكمية التي توفرها مضخة الزيت عند السرعات العالية لا تتطابق مع الكمية التي يمكن أن تمر عبر المحامل. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه في هذه الحالات ، تتشكل قوى طرد مركزي قوية في الزيت المحمل ، مما يمنع إمداد كمية جديدة من الزيت إلى المحمل. بالإضافة إلى ذلك ، يؤدي بدء تشغيل المحرك في درجات حرارة خارجية منخفضة إلى زيادة مقاومة الزيت مع زيادة اللزوجة وانخفاض رد الفعل العكسي في الآليات ، مما يؤدي غالبًا إلى القيم الحرجة لضغط الزيت. تستخدم معظم السيارات الرياضية مستشعر ضغط الزيت ومستشعر درجة حرارة الزيت.

(للمتابعة)

النص: جورجي كوليف