润滑系统设计.doc

11 润滑系统设计

11.1 润滑系统功效设计要求
11.1.1 润滑系统功效
发动机工作时, 各运动件表面肯定有摩擦, 从而使各摩擦表面温度升高, 这不仅增加功率损失, 使摩擦表面快速磨损, 而且因为摩擦表面产生大量热可能使零件表面烧蚀, 致使发动机无法运转。所以, 为确保发动机正常工作, 必需对运动件表面加以合理润滑。
润滑系统有以下功效:
1）润滑作用: 降低机件磨损程度, 延长发动机使用寿命。
2）密封作用: 润滑油能够在气缸与活塞。
3）冷却作用: 润滑油能够带走一部分机件表面因摩擦和混合气燃烧产生热量。
4）清洗作用: 润滑油能够带走机件表面因摩擦产生极细小金属碎屑, 以及可燃混合气燃烧后产生积炭, 机油开能够预防零件生锈。

11.1.2 润滑系统设计要求
现代内燃机转速和功率不停提升, 热负荷也越来越高, 对润滑系统设计和研究工作也越来越引发很大注意。一个良好润滑系统, 应满足下列各项要求:
1）以一定压力（压力不能过高也不能过低）和一定油量（油量不应过多也不应过少）供油至摩擦表面。
2）能够自动地将机油滤清, 清除机油中机械杂质, 常常保持机油清洁。
3）能够自动地冷却机油, 不停地散出传给机油热量, 将油温保持在一定范围内。
4）润滑系统部件功率消耗小, 机油耗量少。
5）工作可靠, 油路不会堵塞, 不会有漏油现象。起动后能立刻供油至摩擦表面。
6）修理和维护（调整、 加油、 检验）方便。

11.2 润滑系统型式选择

根据机油输送到摩擦表面方法可分为油浴式、 飞溅式和压力式。根据机油储存为止可分为干式油底壳式和湿式油底壳式。
在一台发动机中润滑方法选择标准为: 对于发动机中滑动速度较高和负荷较重摩擦表面, 如曲轴主轴承、 连杆轴承、 凸轮轴承、 摇臂轴承和轴颈摩擦表面, 通常采取机油泵强制压力供油润滑, 以确保得到可靠润滑和冷却。对于负荷较小, 速度较低, 润滑条件比较有利摩擦表面, 通常采取飞溅润滑, 以简化结构, 如气缸和活塞, 凸轮轴凸轮和挺柱、 活塞销和连杆小头衬套等大都采取这种方法。有时凸轮和挺柱也采取油浴式润滑。发动机一些附件如水泵、 发电机轴承则不用润滑油而采取定时加注润滑脂方法。
本设计中采取压力润滑和飞溅润滑相结合综合润滑方法。在该润滑系统中, 曲轴主轴承、 连杆轴承、 凸轮轴轴承和变速器主、 副轴承都采取压力润滑, 其它部位采取飞溅润滑。其优点是大部分机油流回到曲轴箱而被循环使用, 从而降低了机油消耗和积炭生成。
压力润滑系统有湿式润滑和干式润滑系统两种形式。本设计采取湿式润滑系统, 该系统关键又机油泵、 机油滤清器、 油盘（曲轴箱底部）、 油管（道）组成。该润滑系统工作原理是: 发动机工作后, 利用机油泵从油池吸出润滑油, 由滤清器滤去杂质, 压力油经油道送到需要润滑各个运动部件。对难以实施压力润滑部位则利用曲轴、 连杆大端、 齿轮等旋转飞溅起来或靠重力下落机油来润滑, 如气缸壁、 连杆小头等。

11.3 润滑系统总体部署

四行程发动机润滑系统关键由油盘（池）、 机油泵、 机油滤清器和油道组成。机油泵通常部署在油底壳内, 从而使吸油高度小, 起动时很快能正常泵油, 同时也便于对机油泵经过齿轮驱动。
润滑系统中滤清器包含粗滤器和细滤器。粗滤器都串联在主油路中, 它位于机油泵以后而在主油道之前, 以确保送到润滑表面机油都是清洁机油。细滤器通常与主油道并联, 这么部署能够既滤清了机油又不至于使油路阻力过大。

11.4 机油泵选择

现在, 高速内燃机广泛采取外啮合齿轮式和内啮合齿轮式两种油泵。转子式油泵含有体积小、 噪声低、 供油均匀等特点, 并在四行程摩托车发动机上广泛应用。所以, 本设计选择转子式机油泵
图11-1 转子式机油泵工作原理
1-内转子 2-泵体 3-外转子
转子式机油泵由曲轴上主动齿轮经过传动齿轮带动旋转, 内外转子有一偏心距e（图11-1）二者同向异步旋转。转子式机油泵工作原理如图11-1; 当转子顺时针旋转时, 则从图11-1（a）到图11-1（b）油泵右侧空间不停增大而产生负压, 而油泵体右侧开有一进油孔, 润滑油就不停地被吸入这些空间; 从图11-1（b）到11-1（c）, 油泵左侧空间不停缩小, 而在左侧恰好开有一排油孔, 所以润滑油就被不停地从油孔压出。

11.5 机油滤油器选择
四行程发动机润滑油是循环使用, 所以必需滤去机油中杂质和油泥, 以免划伤摩擦表面, 所以在内燃机润滑系统中设置机油滤清器。四行程发动机机油滤清器比较简单, 通常采取有滤网式、 全流式、 离心式滤清器等。
因为离心式滤清器是一个分流式滤清器, 在摩托车上被广泛采取, 所以本设计中选择离心式滤清器。这种形式滤清器能够将单独滤清器腔用螺栓固定在曲轴上, 也能够在离合器上制成滤清器腔室, 从油泵来机油进入滤清器内腔, 因为腔高速旋转, 使进入腔内机油种杂质在离心力作用下被甩向滤清器腔壁上, 而中间清洁机油经曲轴中心油道继续在系统中循环润滑。

11.6 机油选择

机油作用首先是确保发动机各摩擦件表面, 使其在多种工况下含有良好润滑性, 以降低机件摩擦及磨损。同时还可带走摩擦表面热量, 杂质, 起到冷却和清洗摩擦面作用。机油还能够起到密封防锈和缓冲作用。
机油性能对发动机多种性能和指标有很大影响, 尤其是摩托车用机油, 要求更为苛刻。除了机油加工过程, 合适提升加工深度, 选择适宜机油源和馏分范围外, 在基础油中加入适量多种性能添加剂也是提升机油性能关键手段。
对机油选择标准是: 根据摩擦机件工作条件, 在确保必需良好润滑条件下用低粘度机油, 这么可使内燃机磨损降低, 功率损失降低。尤其在冬季时使用低粘度机油, 使内燃机起动轻易, 起动时间短、 机件磨损小。不过低粘度机油在高温时, 在润滑系内可能建立不起足够油压, 从而可能发生机油供给不足危险, 而且低粘度机油蒸发快, 会使机油消耗增加。所以, 夏季应选择粘度高机油, 以确保润滑良好。当用转速高、 间隙小、 负荷轻轴承时, 应选择粘度小机油, 以确保液体润滑可靠。
中国汽油机机油质量分为5级（GB485-84）: QB、 QC、 QK、 QE、 QF。 四行程摩托车发动机, 通常冬季用HQ-6, 夏季用HQ-10或HQ-15。所以本设计中选择QB级机油。