Gesekan Internal Test Drive II

Jenis Pelumasan dan Metode Pelumasan Berbagai Suku Cadang Mesin

Jenis pelumasan

Interaksi permukaan yang bergerak, termasuk gesekan, pelumasan, dan keausan, adalah hasil dari ilmu yang disebut tribology, dan ketika sampai pada jenis gesekan yang terkait dengan mesin pembakaran internal, perancang mendefinisikan beberapa jenis pelumas. Pelumasan hidrodinamik adalah bentuk yang paling banyak diminta dari proses ini, dan biasanya tempat terjadinya adalah di bantalan batang utama dan penghubung dari poros engkol, yang mengalami beban yang jauh lebih tinggi. Itu muncul di ruang miniatur antara bantalan dan poros-V, dan dibawa ke sana oleh pompa oli. Permukaan bantalan yang bergerak kemudian bertindak sebagai pompa sendiri, yang memompa dan mendistribusikan oli lebih jauh dan pada akhirnya menciptakan film yang cukup tebal di seluruh ruang bantalan. Untuk alasan ini, perancang menggunakan bantalan selongsong untuk komponen mesin ini, karena area kontak minimum bantalan bola menciptakan beban yang sangat tinggi pada lapisan oli. Selain itu, tekanan dalam lapisan oli ini bisa hampir lima puluh kali lebih tinggi dari tekanan yang dihasilkan oleh pompa itu sendiri! Dalam praktiknya, gaya di bagian ini disalurkan melalui lapisan minyak. Tentunya untuk menjaga keadaan pelumasan hidrodinamik, sistem pelumasan mesin harus selalu menyediakan oli dalam jumlah yang cukup.

Ada kemungkinan bahwa di beberapa titik, di bawah pengaruh tekanan tinggi pada bagian tertentu, lapisan pelumas menjadi lebih stabil dan keras daripada bagian logam yang dilumasi, dan bahkan menyebabkan deformasi permukaan logam. Pengembang menyebut jenis pelumasan ini elastohidrodinamik, dan ini dapat terwujud dalam bantalan bola yang disebutkan di atas, di roda gigi atau di pengangkat katup. Jika kecepatan bagian yang bergerak relatif satu sama lain menjadi sangat rendah, beban meningkat secara signifikan atau pasokan oli tidak mencukupi, yang disebut pelumasan batas sering terjadi. Dalam hal ini, pelumasan bergantung pada adhesi molekul oli ke permukaan penyangga, sehingga dipisahkan oleh lapisan oli yang relatif tipis tetapi masih dapat diakses. Sayangnya, dalam kasus ini selalu ada bahaya bahwa lapisan tipis akan "tertusuk" oleh bagian tajam yang tidak teratur, oleh karena itu, aditif anti-aus yang sesuai ditambahkan ke minyak, yang menutupi logam untuk waktu yang lama dan mencegah kerusakannya melalui kontak langsung. Pelumasan hidrostatis terjadi dalam bentuk film tipis ketika beban berubah arah secara tiba-tiba dan kecepatan bagian yang bergerak sangat rendah. Perlu dicatat di sini bahwa perusahaan bearing seperti batang penghubung utama seperti Federal-Mogul telah mengembangkan teknologi baru untuk melapisi mereka sehingga mereka dapat menyelesaikan masalah dengan sistem start-stop seperti keausan bearing pada penyalaan yang sering, sebagian kering yang menjadi sasaran setiap peluncuran baru. Ini akan dibahas nanti. Pengaktifan yang sering ini, pada gilirannya, mengarah pada transisi dari satu bentuk pelumas ke bentuk lain dan didefinisikan sebagai “pelumas film campuran”.

Sistem pelumasan

Mesin pembakaran internal otomotif dan sepeda motor paling awal, dan bahkan desain yang lebih baru, memiliki "pelumasan" tetes di mana oli memasuki mesin dari semacam puting gemuk "otomatis" oleh gravitasi dan mengalir melalui atau terbakar setelah melewatinya. Desainer saat ini mendefinisikan sistem pelumasan ini, serta sistem pelumasan untuk mesin dua langkah, di mana oli dicampur dengan bahan bakar, sebagai "sistem pelumasan kerugian total". Kemudian, sistem ini ditingkatkan dengan penambahan pompa oli untuk memasok oli ke bagian dalam mesin dan ke rangkaian katup (sering ditemukan). Namun, sistem pemompaan ini tidak ada hubungannya dengan teknologi pelumasan paksa yang masih digunakan sampai sekarang. Pompa dipasang secara eksternal, memasukkan minyak ke dalam bak mesin, dan kemudian mencapai bagian gesekan dengan percikan. Bilah khusus di bagian bawah batang penghubung menyemprotkan oli ke dalam bak mesin dan blok silinder, akibatnya oli berlebih dikumpulkan di bak dan saluran mini dan, di bawah aksi gravitasi, mengalir ke bantalan batang utama dan penghubung dan bantalan poros bubungan. Semacam transisi ke sistem dengan pelumasan paksa di bawah tekanan adalah mesin Ford Model T, di mana roda gila memiliki sesuatu seperti roda kincir air, yang dimaksudkan untuk mengangkat oli dan menyalurkannya ke bak mesin (dan perhatikan transmisi), lalu bagian bawah poros engkol dan batang penghubung mengikis minyak dan menciptakan penangas minyak untuk menggosok bagian. Ini tidak terlalu sulit karena camshaft juga ada di dalam bak mesin dan katupnya tidak bergerak. Perang Dunia Pertama dan mesin pesawat yang tidak bekerja dengan pelumas semacam ini memberikan dorongan kuat ke arah ini. Ini adalah bagaimana sistem lahir yang menggunakan pompa internal dan tekanan campuran dan pelumasan semprot, yang kemudian diterapkan pada mesin mobil baru dan lebih berat.

Komponen utama dari sistem ini adalah pompa oli yang digerakkan mesin yang memompa oli di bawah tekanan hanya ke bantalan utama, sedangkan bagian lain mengandalkan pelumasan semprot. Dengan demikian, tidak perlu membentuk lekukan di poros engkol, yang diperlukan untuk sistem dengan pelumasan paksa sepenuhnya. Yang terakhir muncul sebagai kebutuhan dengan perkembangan mesin yang meningkatkan kecepatan dan beban. Ini juga berarti bahwa bantalan tidak hanya harus dilumasi tetapi juga didinginkan.

Dalam sistem ini, oli bertekanan disuplai ke bantalan batang penghubung utama dan bawah (yang terakhir menerima oli melalui alur di poros engkol) dan bantalan poros bubungan. Keuntungan besar dari sistem ini adalah oli secara praktis bersirkulasi melalui bantalan ini, mis. melewatinya dan masuk ke bak mesin. Dengan demikian, sistem menyediakan lebih banyak oli daripada yang diperlukan untuk pelumasan, dan karenanya didinginkan secara intensif. Misalnya, di tahun 60-an, Harry Ricardo pertama kali memperkenalkan aturan yang mengatur sirkulasi tiga liter oli per jam, yaitu untuk mesin 3 hp. – XNUMX liter sirkulasi oli per menit. Sepeda masa kini direplikasi berkali-kali lipat.

Sirkulasi oli dalam sistem pelumasan mencakup jaringan saluran yang dibangun ke dalam tubuh dan mekanisme mesin, yang kompleksitasnya bergantung pada jumlah dan lokasi silinder serta mekanisme pengaturan waktu. Demi keandalan dan ketahanan mesin, para perancang telah lama lebih menyukai saluran berbentuk saluran daripada saluran pipa.

Pompa yang digerakkan mesin menarik oli dari bak mesin dan mengarahkannya ke filter in-line yang dipasang di luar rumah. Kemudian dibutuhkan satu (untuk in-line) atau sepasang saluran (untuk mesin berbentuk boxer atau V), yang memperpanjang hampir seluruh panjang mesin. Kemudian, dengan menggunakan alur melintang kecil, itu diarahkan ke bantalan utama, memasukkannya melalui saluran masuk di cangkang bantalan atas. Melalui celah periferal di bantalan, sebagian oli didistribusikan secara merata di bantalan untuk pendinginan dan pelumasan, sementara bagian lainnya diarahkan ke bantalan batang penghubung bawah melalui lubang miring di poros engkol yang terhubung ke slot yang sama. Melumasi bantalan batang penghubung atas lebih sulit dalam praktiknya, sehingga bagian atas batang penghubung seringkali merupakan reservoir yang dirancang untuk menampung percikan oli di bawah piston. Dalam beberapa sistem, oli mencapai bantalan melalui lubang di batang penghubung itu sendiri. Bantalan baut piston, pada gilirannya, dilumasi dengan percikan.

Mirip dengan sistem peredaran darah

Saat poros bubungan atau penggerak rantai dipasang di bak mesin, penggerak ini dilumasi dengan oli langsung, dan saat poros dipasang di kepala, rantai penggerak dilumasi oleh kebocoran oli terkontrol dari sistem ekstensi hidraulik. Pada mesin Ford 1.0 Ecoboost, sabuk penggerak camshaft juga dilumasi - dalam hal ini dengan cara dicelupkan ke dalam wadah oli. Cara oli pelumas disuplai ke bantalan poros bubungan bergantung pada apakah mesin memiliki poros bawah atau poros atas - yang pertama biasanya menerima alur dari bantalan utama poros engkol dan alur yang terakhir terhubung ke alur utama yang lebih rendah. atau tidak langsung, dengan saluran umum terpisah di kepala atau di poros bubungan itu sendiri, dan jika ada dua poros, ini dikalikan dua.

Desainer berusaha keras untuk menciptakan sistem di mana katup dilumasi dengan laju aliran yang dikontrol dengan tepat untuk menghindari banjir dan kebocoran oli melalui pemandu katup di dalam silinder. Kompleksitas tambahan ditambahkan dengan adanya lift hidrolik. Batuan dan penyimpangan dilumasi dalam penangas minyak atau dengan menyemprotkan bak mandi mini, atau melalui saluran yang melaluinya minyak meninggalkan saluran utama.

Sedangkan untuk dinding silinder dan skirt piston dilumasi seluruhnya atau sebagian dengan oli yang keluar dan menyebar di bak mesin dari bantalan batang penghubung bawah. Mesin yang lebih pendek dirancang agar silindernya mendapatkan lebih banyak oli dari sumber ini karena memiliki diameter yang lebih besar dan lebih dekat ke poros engkol. Pada beberapa mesin, dinding silinder menarik oli tambahan dari lubang samping di rumah batang penghubung, yang biasanya diarahkan ke sisi di mana piston memberikan tekanan yang lebih lateral pada silinder (di mana piston memberikan tekanan selama pembakaran selama operasi). ... Pada mesin-V, adalah umum untuk menginjeksikan oli dari batang penghubung yang bergerak ke silinder yang berlawanan ke dinding silinder sehingga sisi atas dilumasi, dan kemudian ditarik ke sisi bawah. Perlu dicatat di sini bahwa dalam kasus mesin turbocharged, oli memasuki bantalan yang terakhir melalui saluran oli utama dan pipa. Namun, mereka sering menggunakan saluran kedua yang mengarahkan aliran oli ke nozel khusus yang diarahkan ke piston, yang dirancang untuk mendinginkannya. Dalam kasus ini, pompa oli jauh lebih bertenaga.

Dalam sistem bah kering, pompa oli menerima oli dari tangki oli terpisah dan mendistribusikannya dengan cara yang sama. Pompa tambahan menyedot campuran oli / udara dari bak mesin (jadi harus berkapasitas besar), yang mengalir melalui perangkat untuk memisahkan yang terakhir dan mengembalikannya ke reservoir.

Sistem pelumasan juga dapat mencakup radiator untuk mendinginkan oli di mesin yang lebih berat (ini adalah praktik umum untuk mesin lama yang menggunakan oli mineral sederhana) atau penukar panas yang terhubung ke sistem pendingin. Ini akan dibahas nanti.

Pompa oli dan katup pelepas

Pompa oli, termasuk pasangan roda gigi, sangat cocok untuk pengoperasian sistem oli dan oleh karena itu banyak digunakan dalam sistem pelumasan dan dalam banyak kasus digerakkan langsung dari poros engkol. Pilihan lainnya adalah pompa rotari. Baru-baru ini, pompa baling-baling geser juga telah digunakan, termasuk versi perpindahan variabel, yang mengoptimalkan operasi dan dengan demikian kinerjanya dalam kaitannya dengan kecepatan dan mengurangi konsumsi energi.

Sistem oli memerlukan katup pelepas karena pada kecepatan tinggi peningkatan jumlah yang disuplai oleh pompa oli tidak sesuai dengan jumlah yang dapat melewati bantalan. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa dalam kasus ini gaya sentrifugal yang kuat terbentuk di dalam oli bearing, mencegah suplai oli dalam jumlah baru ke bearing. Selain itu, menghidupkan mesin pada suhu luar yang rendah meningkatkan ketahanan oli dengan peningkatan viskositas dan penurunan mekanisme reaksi balik, yang sering kali mengarah pada nilai kritis tekanan oli. Kebanyakan mobil sport menggunakan pengukur tekanan oli dan pengukur suhu oli.

(mengikuti)

Teks: Georgy Kolev